板料虚拟成形应用技术研究

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1、山东大学硕士学位论文摘要板料冲压成形是零部件非常重要的加工方法，在汽车、飞机、电器仪表等工业领域有着广泛的应用。但是板料冲压成形包含有非常复杂的物理现象，涉及力学中的三个非线性问题(材料、几何、边界)，因此对于复杂的成形工艺和模具，设计质量难以得到保证。一些关键性的设计参数要在模具制造出来之后通过反复的调试、修改才能确定，这样就浪费了大量的人力、物力和时间。随着有限元方法和计算机技术的发展，数值模拟已经逐渐成为工艺分析及优化设计的有效工具。我国汽车、飞机等工业的发展，对板料成形过程分析的需求日益迫切，板料成形CAE软件在我国的应用

2、必然越来越广泛。在现有的板料成形CAE分析技术方面的资料中，大多侧重于板料成形有限元数值模拟的理论和方法，涉及该技术实际工程应用的还很少，基于此种情况，我们进行了该方面的研究工作。文中介绍了近年来国内外企业在金属薄板冲压成形仿真研究中的发展和现状，以及研究中所使用的软件UG、DYNAFORM的特点：同时对冲压成形过程中材料内部的微观结构变化和应力应变状态进行了理论上的分析，还介绍了有限元法的基本思想和动力显式算法，并对模拟过程中常用的材料模型和单元模型进行了讨论。在此基础上对DYNAFORM在板料虚拟成形前处理应用中的实际问题作了

3、进一步研究，主要包括：模型在以IGES格式进行传输的过程中因为数据丢失所引起的几何模型失真及其修正、几何模型在网格划分中所出现的不规则缺陷的手动修补、复杂模面的压料面和工艺补充面设置等问题。本文还对冲压成形常见的缺陷进行了理论分析，对不锈钢洗手盆、汽车灯前罩以及复杂汽车覆盖件等制件的成形过程进行了有限元模拟，发现了一些成形缺陷发生的特点和规律。重点通过对模拟结果中FLD色谱图、流动矢量色谱图等的分析，找出了起皱、拉裂等缺陷与加工过程中几何及工艺参数之间的关系，可以方便的通过对这些图形的分析得出比较合理的工艺参数并用于指导实际生产。

4、研究中最大的创新点在于将资料很少提及的“回弹约束点”在车灯反光罩的回弹模拟中进行了系统分析，讨论了约束点的不同位置对制件的应力、内能以及回弹变形的影响，总结了回弹约束点的一般设置规则，为工程应用中进行数值模拟提供了一定的经验。关键词：板料冲压，数值模拟，拉深，拉裂，回弹约束点I山东大学硕士学位论文ABSTRACTSheetmetalstampingisallextremelyimportantprocessfortheformingofpartsandiswidelyusedinautomobile，aircraft,electr

5、onicsinslrumentandotherindustries．Thephysicalphenomenainsheetmetalstampingareverycomplicated，includingthreenonlinearproblems(material,geometryandboundary)ofthemechanicsscience，SOthequalityofdesigningisqiuetdifficultforsomecomplicatedf0删-ingprocessandit’Sdie．Someimport

6、antparameterscanbeconf'mnedonlyafterthediehadbeenproducedandthenbeenrepadedforseveraltimes．Timeandresourcearewastedbythisway．Withthedevelopmentoft-miteelementmethodandcomputertechnique，numericalsimulationhasbecometheeffectivetechnologytoolofanalysisandoptimaldesigngra

7、dually．Alongwithmedevelopmentoftheautomobileandaircraftindustriesinourcountry,thetechnologyanalysisofthesheetmetalformingagegreatlyneeded．Thecomputeraidedengineeringsoftwareaboutsheetmetalformingmustbefoundwidelyapplication．Today,thetheoreticalbasisandmethodsareintrod

8、ucedinmostCAEdisquisition．buthowtodeal丽ththeidiographicoperationsisseldommentionedinthem．Basedonthesituation，thepaperdoesres