汽车保险杠防撞梁拉深成形数据仿真及工艺优化

《汽车保险杠防撞梁拉深成形数据仿真及工艺优化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、汽车保险杠防撞梁拉深成形数据仿真及工艺优化第一章绪论1.1课题的研究背景、意义及根据中国汽车工业协会公布的数据显示，2013年1至10月全国汽车产销量分别为1785.44万辆和1781.58万辆，产销同比增幅分别高达13.58%和13.47%。中国汽车工业协会秘书长董扬表示，今年全年汽车产销增速有望突破10%，而去年这一数字为4%，再次蜂联世界第一。另据外国媒体报道，2013年中国汽车产量将首次超过欧洲，达到汽车业_起道路上的里程碑[1]。由此可见，我国汽车产业发展飞速，在人们的曰常生活中，汽车带给我们极大的便利和快捷。然而由于诸多原因，汽车交通事故的频发也确实

2、给人们带来了极大的困扰。车祸，现已成为人类第一杀手。百余年来，因车祸而失去生命的人已达4000万⑴，这一数字已经远远超过了二战期间的死亡人数，而且还在逐年递增。其中我国的道路交通安全问题尤为突出，根据相关部门的统计，每5分钟就有一人丧死于车祸，每1分钟就有一人因为交通事故而伤残，而每一年交通事故所造成的直接经济损失就达数百亿元。因此，交通事故也被称为是马路上的战争。加强汽车的安全性无论对于广大汽车消费者，还是各汽车生产厂商，乃至政府部门都是亟待解决的问题。有资料显示，约有27%的汽车碰撞事故发生在汽车的前部，这一概率远远高于汽车其他部位发生碰撞的概率[2]。我们

3、知道，位于汽车前部最先受到碰撞的部件是汽车的前保险杠，这就对汽车前保险杠提出了较高的要求：既要能够减轻碰撞对车内驾驶员和车外行人的损伤，同时也要能够保证在高速碰撞中将车辆的损坏降到最小。而目前，困扰保险杠生产加工的技术难题由来已久：模具的重复盲目修改、高投入、低效率、回弹误差和精度的低控制率等，严重阻碍了企业提高前保险杠防撞梁的产品成形质量，如何突破这一瓶颈巳然成为现今汽车生产厂商急需解决的问题。1.2板料成形数值模拟技术的发展板料成形是一种以板料、薄壁管、薄壁型材等作为原材料进行塑性加工的方法。它是材料加工成形的一个重要分支，具有节省材料、效率高和低成本等诸多

4、优点，广泛应用于汽车、家电、航空、模具等行业。利用板材的变形得到所需的形状是板料成形的核心，而传统的板料成形模具设计主要依赖的是经验和直觉，通过反复的试验、调试来保证成形的质量问题，这就造成了模具开发设计周期较长，需要耗费大量的人力物力，效率低下。尤其在一些新产品的研发过程中，将直接影响整个产品的开发进度。当今社会工业高速发展，需要通过板料成形的零件越来越趋于大型复杂。传统工艺已经无法对成形结果进行准确的预测，各类缺陷的产生不可避免。通过经验或现有工艺资料不断的试模、修模的设计方式已经无法满足对板料成形的质量和速度越来越高的要求。为了适应社会发展的需要，上世纪7

5、0年代以来，数值模拟技术的问世与发展，极大地降低了生产制造的成本。设计者借助成熟的板料成形分析软件，通过数值模拟的方法可以在产品模具设计之初就对成形件进行一个预测，根据预测结果进行各类工艺参数的优化，如此一来可以极大的减少传统工艺由于试模修模所花费的时间和成本，并有助于改善产品的成形质量，缩短设计周期，提高企业的市场竞争力。由于板料成形需要对材料在小应变和大应变、不同的应变率、温度下的弹性和塑性变形力学（连续介质力学和细观力学）具有深刻的理解和准确的知识体系，即使是在商业化的数值模拟软件大规模应用于板料成形领域的今天，由于成型加工的复杂性和不完善性，板料成形仍旧

6、是国内外相关机构广泛研究的课题之一[3]。.第二章板料成形数值模拟基本理论及算法2.1弹塑性本构关系在弹塑性变形过程中，由于应变的决定因素十分复杂，除了取决于应力状态，还与加载的历史有关，因此很难用确定的定量关系来描述应力与应变之间的关系。目前描述这一关系的理论主要有全量理论和增量理论[33]。全量理论主要考察的是加载历史，而增量理论主要对应力与应变之间的对应关系进行研究，这两个理论都是求解弹塑性问题必不可少的工具。冲压成形是一个非常复杂的物理变化过程，其中主要包括材料非线性、几何非线性和边界非线性等等变化过程[3]。所谓材料非线性指的是在材料的弹塑性变形过程中

7、，材料的本构关系并不是线性的；而几何非线性则是指材料在弹塑性变形过程中的非线性是由几何关系所引起的，诸如转动、位移等等；边界非线性，顾名思义，是指板料与模具之间由于接触所产生的非线性关系[31]。材料非线性主要有两种情形：一种是随时间变化的变形，比较典型的有螺变；另一种则是不随时间变化的变形，大多数金属的塑性成形都属于此类。几何非线性也同样分为两种类型：即大转动、大位移、小变形和大位移、大转动、大变形，本文研究的板料拉深成形属于后者。2.2屈服准则2.2.1BarlatLian屈服准则BarlatLian[34]屈服准则是由Barlat和Lian在1989年提出

8、，主要考虑在平面应力条件