模具课程设计（论文）-板料冲压成形及回弹有限元模拟分析

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1、板料冲压成形及回弹有限元模拟分析题目：板料冲压成形及回弹有限元模拟分析学院：福州州大学工程技术学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：学号：261180417指导老师：2012年11月18日13板料冲压成形及回弹有限元模拟分析板料冲压成形及回弹有限元模拟分析摘要回弹是板材冲压成形过程中不可避免的普遍现象，直接影响到冲压件的尺寸精度和零件最终形状。本文利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件中的非线性动力的显式、隐式连续求解功能，模拟了板料冲压成形过程与卸载后板料回弹变形的全过程，得到了成形过程中任一时刻各处Von-Mises应力云图和应变值及卸

2、载后板料的回弹结果，帮助我们更好的认识分析板料冲压成形以及回弹过程中物质内部的变化。关键词：板材冲压，回弹，非线性有限元分析，数值模拟SheetmetalstampingandreboundfiniteelementsimulationanalysisAbstractThereboundisinevitablecommonphenomenoninsheetmetalformingprocess,adirectimpactonthefinalshapetothedimensionalaccuracyofthestampingsandparts.In

3、thispaper,thenonlineardynamicfiniteelementsoftwareANSYS/LS-DYNAexplicit,implicitsequentialsolutionfunctiontosimulatethespringbackdeformationofthesheetaftersheetmetalstampingprocessanduninstallthewholeprocess,formingprocessatanytimethroughouttheVon-Misesstresscloudandstrainand

4、afterunloadingsheetspringbackresults,helpustoabetterunderstandinganalysissheetmetalstampingandreboundprocessmaterialinternalchanges.Keywords:sheetmetalstamping,rebound,nonlinearfiniteelementanalysis,numericalsimulation1引言13板料冲压成形及回弹有限元模拟分析金属板料冲压成形是压力加工的重要组成部分，薄板金属在压力作用下由模具引导成

5、形的过程是一个十分复杂的物理过程，由于模具几何结构尺寸、接触摩擦和压边力等因素的影响，在金属的成形过程中常发生起皱现象。为了得到高质量的钣金产品，必须克服和抑制成形过程中起皱的发生和发展。过去人们常常采用试错的方法，但这种单凭设计人员经验的方法在很大程度上带有盲目性，在面对复杂零件或新产品时往往无法解决。随着计算机技术和有限元方法(FEM)的同步发展，为复杂的工程计算问题提供了崭新的途径。将有限元数值模拟技术应用到扳料冲压成形领域，大大的缩短了模具设计周期，减少了试模次数和试模时间，降低了模具设计成本，进而有力地推动了模具工业的发展。同时，数值模

6、拟技术的发展，使得板料冲压成形过程中最棘手的问题——准确预测板料成形后的回弹赞成为可能。准确地预测板料回弹量是进行回弹控制、回弹补偿及模具设计的前提。ANSYS／LS-DYNA是一个通用的显示非线性动力分析有限元程序，近年来开发的板料冲压成形数值模拟新功能，取得了很大成功。通过计算，可以观察板料冲压成形过程中的变形状态、应力状态和壁厚变化，了解可能出现的起皱和开裂现象。此外，ANSYS／LS-DYNA程序具有显式、隐式求解功能，用显式求解模拟动态成形过程，然后用隐式求解模拟线性回弹变形。这不仅能够模拟材料变形过程，而且也能较好地计算回弹现象，比较

7、准确地得到材料最终成形状态。2基本原理2.1弹塑性材料的应力应变关系板料冲压成形属于弹塑性大变形行为，弹塑性材料进入塑性后应力应变不再存在唯一的线性对应关系每一时刻的应力~应变状态都是此前的加载路径和应变状态综合作用的结果应引入增量理论。本文采用Mises屈服准则即式中是材料单轴应力状态时的屈服应力；是应力偏张量，。假设材料发生的是各向同性强化后续屈服函数应为，即式中为现时的后续屈服应力。增量理论中，塑性流动法则为式中是塑性应变增量；为瞬时的非负比例系数，具体数值与材料硬化法则有关，与Mises屈服条件相关联的流动法则为，于是有在金属成形过程中，

8、回弹被定义为变形部件(板料)离开模具后的空间变化。板料冲压成形后的全应变包括弹性应变和塑性应变两部分，即式中，为弹性应变；为塑性应变。在