基于dynaform的汽车防撞梁拉延工艺参数影响规律研究

1、.PAGE ：.；天津职业技术师范大学Tianjin 毕 业 论 文专 业：资料成型及控制工程 班级学号： 学生姓名： 指点教师： 二一三年 六 月基于dynaform的汽车防撞梁拉延工艺参数影响规律研讨Study on drawing influence parameters for bumper beam based on dynaform专业班级：学生姓名：指点教师：系 别：机械工程学院2021 年 6月摘 要汽车覆盖件模具是汽车制造业的重要工艺配备。汽车覆盖件有限元分析可以有效提高设计和消费效率以及结果的准确率。本文研讨基于有限元分析软件对某车型防撞梁的拉延过程进展了仿真分析，确定了拉

2、延参数。论文从制件网格划分，模型资料选择，拉延工艺参数选择等几个方面，经过进展前处置过程，将拉延模拟需求的各参数输入，然后在后处置中对结果进展分析比较，了解各种参数对成形结果的影响，然后提出改良措施。结果阐明，由于压边力的逐渐变大，零件的回弹量也随之减小，当压边力过大时，零件出现了破裂的成形缺陷。同时由于压力的逐渐添加，资料的流动阻力也随之增大，继而使得各部分的塑性变形变大，导致回弹量较小。板料的尺寸增量延Y轴的正向偏移量变大那么接近Y轴正方向的一侧的回弹量呈现变小的规律，Y轴负方向偏移量越大接近Y轴负方向的回弹量也呈现减小的规律。延X轴方向对称添加值变大，回弹量大致上呈现变小的规律。论文的研

3、讨成果对提高汽车覆盖件的成形质量和模具消费周期具有一定的实践价值。关键词：汽车覆盖件；拉延成形；防撞梁；数值仿真ABSTRACT The auto cover finite element analysis of the role of the key is to improve the design and production efficiency, as well as the accuracy of the results. This article is based on the finite element analysis software Dynaform drawing pr

4、ocess simulation analysis to determine the panel drawing parameters. Application of sheet metal forming finite element software Dynaform5.7 of car crash beam drawing, for example, from the aspects of the mesh model material selection, drawing process parameters selection by pre-treatment process, wi

5、ll pull extension of simulation requires each parameter input, and then in the post-processing to analyze the results compared to the understanding of the influence of various parameters on the forming results, then proposed improved measures, to repeat the modification of the pre-treatment process

6、parameters, the analysis again, in order to Summing up the influence of various parameters on the results of the drawing. For example, from the blank holder force size, punching speed, pull the bead each change multiple sets of data, followed by the drawing operation is set from the post-processing

7、to modify the parameters of simulation results, comparing the drawing parameters change drawing results were investigated. Do so can be found that the problems that may arise in the manufacturing process at the design stage and solve the manufacturing mold can be efficiently and economically, improv

8、e part quality.Key Words：Auto cover; drawing; bumper beams; simulation PAGE 1目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc358282039 1 绪论 PAGEREF _Toc358282039 h 1 HYPERLINK l _Toc358282040 1.1我国汽车覆盖件模具开展现状 PAGEREF _Toc358282040 h 1 HYPERLINK l _Toc358282041 1.2汽车覆盖件CAE分析国内外开展现状 PAGEREF _Toc358282041 h 1 HYPE

9、RLINK l _Toc358282042 1.3课题的研讨内容与技术道路 PAGEREF _Toc358282042 h 3 HYPERLINK l _Toc358282043 2有限元计算相关实际 PAGEREF _Toc358282043 h 5 HYPERLINK l _Toc358282044 2.1引言 PAGEREF _Toc358282044 h 5 HYPERLINK l _Toc358282045 2.2计算的相关实际 PAGEREF _Toc358282045 h 5 HYPERLINK l _Toc358282046 2.2.1 冲压回弹模拟的有限元实际根底 PAGER

10、EF _Toc358282046 h 5 HYPERLINK l _Toc358282047 2.2.2 板料冲压仿真的流程 PAGEREF _Toc358282047 h 6 HYPERLINK l _Toc358282048 2.2.3 单元类型的选择 PAGEREF _Toc358282048 h 6 HYPERLINK l _Toc358282049 2.2.4 边境条件的处置 PAGEREF _Toc358282049 h 7 HYPERLINK l _Toc358282050 2.3小结 PAGEREF _Toc358282050 h 9 HYPERLINK l _Toc35828

11、2051 3 板料拉延过程的有限元分析 PAGEREF _Toc358282051 h 10 HYPERLINK l _Toc358282052 3.1引言 PAGEREF _Toc358282052 h 10 HYPERLINK l _Toc358282053 3.2前处置 PAGEREF _Toc358282053 h 11 HYPERLINK l _Toc358282054 3.2.1数据导入与网格化分 PAGEREF _Toc358282054 h 11 HYPERLINK l _Toc358282055 3.2.2工具与工序定义 PAGEREF _Toc358282055 h 20

12、HYPERLINK l _Toc358282056 3.2.3控制成形参数设置 PAGEREF _Toc358282056 h 26 HYPERLINK l _Toc358282057 3.3提交计算 PAGEREF _Toc358282057 h 27 HYPERLINK l _Toc358282058 3.4结果后处置及分析 PAGEREF _Toc358282058 h 28 HYPERLINK l _Toc358282059 3.5小结 PAGEREF _Toc358282059 h 33 HYPERLINK l _Toc358282060 4 板料回弹的数值模拟 PAGEREF _T

13、oc358282060 h 34 HYPERLINK l _Toc358282061 4.1 引言 PAGEREF _Toc358282061 h 34 HYPERLINK l _Toc358282062 4.2 回弹分析 PAGEREF _Toc358282062 h 34 HYPERLINK l _Toc358282063 4.3 回弹数值模拟前处置 PAGEREF _Toc358282063 h 35 HYPERLINK l _Toc358282064 4.3.1 导入模型进展回弹分析 PAGEREF _Toc358282064 h 35 HYPERLINK l _Toc35828206

14、5 4.3.2 导入成形零件边线 PAGEREF _Toc358282065 h 35 HYPERLINK l _Toc358282066 4.3.3 回弹分析设置 PAGEREF _Toc358282066 h 37 HYPERLINK l _Toc358282067 4.4 提交计算 PAGEREF _Toc358282067 h 39 HYPERLINK l _Toc358282068 4.5 回弹计算结果处置及分析 PAGEREF _Toc358282068 h 39 HYPERLINK l _Toc358282069 4.6 小结 PAGEREF _Toc358282069 h 40

15、 HYPERLINK l _Toc358282070 5 汽车覆盖件回弹要素影响分析 PAGEREF _Toc358282070 h 41 HYPERLINK l _Toc358282071 5.1引言 PAGEREF _Toc358282071 h 41 HYPERLINK l _Toc358282072 5.2压边力的影响 PAGEREF _Toc358282072 h 41 HYPERLINK l _Toc358282073 5.3 资料参数的影响 PAGEREF _Toc358282073 h 44 HYPERLINK l _Toc358282074 5.4板料大小的影响 PAGERE

16、F _Toc358282074 h 46 HYPERLINK l _Toc358282075 5.5结论 PAGEREF _Toc358282075 h 48 HYPERLINK l _Toc358282076 6 结论与展望 PAGEREF _Toc358282076 h 49 HYPERLINK l _Toc358282077 6.1 结论 PAGEREF _Toc358282077 h 49 HYPERLINK l _Toc358282078 6.2 展望 PAGEREF _Toc358282078 h 49 HYPERLINK l _Toc358282079 参考文献 PAGEREF

17、_Toc358282079 h 50 HYPERLINK l _Toc358282080 附录1：英文资料 PAGEREF _Toc358282080 h 51 HYPERLINK l _Toc358282081 附录2：中文翻译63 HYPERLINK l _Toc358282082 致 谢 PAGEREF _Toc358282082 h 69天津职业技术师范大学2021届本科生毕业论文1 绪论1.1我国汽车覆盖件模具开展现状自2021年以来，我国汽车产销量以极快速度增长，汽车工业开展为汽车模具开展提供了极大的市场机遇，据有关资料显示，在美国、日本等汽车制造业兴隆的国家，汽车模具在整个模具制

18、造业中占有50%的份额。而在我国，只需1/3的模具产品效力于汽车制造业，因此汽车模具市场在我国仍有非常大的开展空间，而汽车覆盖件是整个汽车模具中最重要的组成部分，也是技术最密集加工难度最大的一部分。由于汽车工业的快速开展，汽车覆盖件及相关产品市场需求量也急剧添加，因此许多企业加大了技术改造力度，一些新建企业也快速开展，是汽车覆盖件消费才干大幅提高，经过技术改造原行业中公认的四大模具厂：一汽模具，东风汽车模具，天津汽车模具，四川成飞集成都有了消费大中型汽车覆盖件模具500万左右工时的才干。从近年来看，民营企业开展较快，外资企业也进入中国，其中日资和台资最为活泼，其中被中国机械工业结合会授予“汽车

19、模具之乡的河北省泊头市已有20多家汽车覆盖件消费企业，上海目前也集中了十几家，比亚迪、长城、瑞丰、屹丰、华庄等一大批民营汽车模具消费企业由于投资力度大、起点高、效力对象明确，已成为异军突起的生力军。 1.2汽车覆盖件CAE分析国内外开展现状 冲压工艺、构造设计和制造技术是汽车模具消费技术的集中表达，这些技术的提高主要取决于CAD/CAM/CAE技术的提高。在汽车覆盖件模具制造行业，计算机运用技术正越来越显示出其中心技术的作用。据统计，在欧美国家，汽车覆盖件模具设计制造时，已大量采用三维CAD和有限元仿真技术，比例高达70%-90%，pro/E,UG,autoform，dynaform等软件在其

20、中扮演了不可替代的作用，其效率高，数据库功能强大，设计准确性高等特点使汽车覆盖件模具产业消费效率和经济性大大提升。因此当前许多大的模具企业纷纷加大对汽车覆盖件制造的资金，人才和硬件设备的投入，但是这些投入必需经过技术的学习、普及以及沉淀以树立根底，在我国汽车模具工业大而不强的背景下，要赶超兴隆国家并不容易，尤其是在中心技术难以外漏，控制严密的情况下 ，目前国内模具制造程度同国际先进程度的最大差距就表达在冲压工艺程度的差距上。以往我们的冲压工艺技术主要靠人的阅历，随着国内高质量的车身消费周期变短，靠过去的阅历来完成冲压工艺是不能够。就CAE技术的工业化运用而言，西方兴隆国家目前曾经到达了适用化阶

21、段。经过CAE与CAD、CAM等技术的结合，使企业能对现代市场产品的多样性、复杂性、可靠性、经济性等做出迅速反响，加强了企业的市场竞争才干。在许多行业中，计算机辅助分析曾经作为产品设计与制造过程中不可或缺的一种工艺规范加以实施。如，以国外某大汽车公司为例，绝大多数的汽车零部件设计都必需经过很多次的计算机仿真分析，否那么就无法设计审查，也就无法试制更别说投入消费。计算机数值模拟如今已不仅仅作为研讨的一种手段，也曾经在消费实际中作为必不可少的工具运用。以有限元模拟分析软件为代表的CAE技术在国际上的运用已有近30年的历史。近10年来,塑性变形实际在板料成形技术中的运用获得了很大的提高，使CAE技术

22、在汽车模具制造中的运用变得非常成熟，将CAE运用于冲压工艺设计，可使试模时间减少50%以上。目前，CAE技术已成为国外大型汽车和模具企业必不可少的工具。CAE的广泛运用，应归功于CAE商业软件的大力开展,其中代表性的软件有： 法国ESI公司的PAM-STAMP软件； 美国LawrenceLivemore国家资料实验室的LS-DYNA3D软件； 美国ETA公司的Dynaform软件； 瑞士Autoform公司的Autoform软件。 这些软件都有各自的优点，针对板料成形分析都已到达适用和专业的要求。目前，国内一切一流的汽车模具厂商都采用了CAE软件，并以Autoform的运用最多。天津汽车模具经

23、过长时间的的努力，CAE运用比例曾经到达了100%，显著地缩短了制模周期。 在分析方面，针对冲压成形，使得确定棱线偏移、冲裁角度、拉延冲击滑痕、面成形质量、成形力、压边力等各种分析得到完善，分析内容的广泛性和作用性都已超出了原来的CAE范筹。 如今，CAE技术开展的重心是工艺参数的自动优化和后置分析，假设处理了这两个问题，将又一次带来革命性的开展。由于汽车覆盖件具有外形复杂、资料薄、构造尺寸大、外表质量高和多为复杂的空间曲面等特点。在冲压时毛坯的变形情况复杂，故不能按普通拉深件那样用拉深系数来判别和计算它的拉深次数和拉深能够性，且需求的压料力和拉延力都较大，各工序的模具依赖性强，模具的调整任务

24、量也大。所以汽车覆盖件模具设计的主要义务就是要处理好冲压过程中板料不同部位之间资料的协调变形问题，既要防止部分区域因变形引起的过薄甚至拉裂，又要防止起皱或在零件外表上留下滑移线，还要将零件的回弹控制在规定允许的范围内。 这时，板料冲压过程的CAE分析与仿真就能在实践工程中处理冲压工艺难题，如计算应力应变、金属的流动、板厚、剩余应力、模具受力等，预测能够的缺陷及失效方式，如比较普遍的破裂、起皱、回弹等。这样在汽车覆盖件的设计中采用数值模拟技术能从设计阶段准确预测各种工艺参数对成形过程的影响，进而优化工艺参数，缩短模具的设计和制造周期，降低产品制造本钱，提高冲压件和模具产质量量。 1.3课题的研讨

25、内容与技术道路 本课题以某车型汽车防撞梁制件为研讨对象，利用数值模拟和实际分析相结合的方法，对制件的冲压过程以及回弹过程进展数值模拟，对拉延中影响制件最终效果的多种要素进展分析，并总结规律。详细研讨步骤如下：1.用UG8.0对制件进展修正将多面删除，并以.iges格式导出。2.用Dynaform软件进展制件的拉延有限元分析,对制件进展前处置设置，参数改动，如板料位置，压边力，冲裁速度改动等。生成.dynain文件为后置处置作铺垫。 3.用Dynaform软件进展制件的减薄率和成形极限图进展分析，对制件进展简单的设置后，进展提交计算结果，最后根据后处置来分析关于各参数影响规律。4.分别改动压边力

26、，板料位置与冲裁速度等参数依次按照第二步与第三步进展分析，从而总结出关于回弹影响要素的规律，得出结论。课题的研讨技术道路如图1所示：导入CAD模型导入CAD模型导入Dynain文件导入Dynain文件 有限元网格化分导入切边线有限元网格化分导入切边线定义毛坯资料属性冲压类型定义成形工具定义毛坯资料属性冲压类型定义成形工具提交求解器计算提交求解器计算定义毛坯及资料属性定义毛坯及资料属性后置处置 分析结果后置处置 分析结果设置控制参数设置控制参数提交求解器计算提交求解器计算后置处置 分析结果后置处置 分析结果结果评价结果评价图1拉延仿真模拟过程图1拉延仿真模拟过程输出计算结果2有限元计算相关实际输

27、出计算结果2.1引言本章主要表达的是关于回弹产生的缘由，有限元计算所涉及的实际以及减少回弹的战略分析。2.2计算的相关实际 板料的回弹是板料冲压成形的过程中产生的一种最常见的缺陷方式，其主要的缘由是由于板料在冲压成形的终了阶段，当冲压载荷被逐渐释放或卸载时，在成形过程中所存储的弹性变形能要释放出来，引起内应力的重组，进而导致零件外形尺寸的改动。产生回弹主要是由于：1 由于当板料内外边缘外表纤维进入塑性形状，而板料中心仍旧处于弹性形状，这时当凸模上升去除外载荷后，板料产生回弹景象。2 由于板料在发生塑性变形时总是伴随着弹性变形的消逝，所以板料在冲压成形过程中，特别是在进展弯曲成形时，即使内外层纤

28、维完全进入了塑性变外形状，当凸模上升去除载荷后，弹性变形消逝了，也会出现回弹景象，因此回弹是板料冲压成形过程中不可防止的一类缺陷，产生回弹将直接影响冲压零件的成形精度，从而添加了调试模具的本钱以及成形后进展整形的任务量。2.2.1 冲压回弹模拟的有限元实际根底板料冲压回弹的模拟从数值计算上分析是一个高度非线性的问题，涉及到资料、几何和接触非线性。在本文的模拟数值计算中将选用更新Lagrange 法和速率型的本构关系去处置冲压回弹过程中的大应变、大变形问题5。采用逐级更新Lagrange 法是弹塑性有限元根底，在 坐标下以t时辰构形为参考构形的虚功率原理为 2-1式中V，A 分别为参考构形的体积

29、和外表积；，分别为参考构形的体积力率和面积力率；为第一类Kirchhoff 应力率。假设塑性变形体积不可紧缩，可得 与Cauchy 应力的关系为 2-2将式2-2和本构关系方程式代入式2-1)，得到单元平衡方程并按常规方法组装成总体刚度方程 2-3板料冲压回弹过程是大位移大变形过程，普通采用速率型的本构方程。经典的基于流动实际正交各项异性希尔二次屈服函数的速率本构方程可表示为 2-4 2-5式中 为Kirchhoff 应力的Jaumann导数；为应变率；为弹性本构矩阵；H 为硬化参数；为屈服函数确定的等效应力。屈服函数为 2-6其中，P、Q、R 分别代表资料在90、45、0方向上的各向异性指数

30、。2.2.2 板料冲压仿真的流程严厉地讲，板料的成形和回弹是两个既相互关联又相互独立的过程。通常所说的成形过程普通不包括回弹在内，而完好的汽车覆盖件冲压成形的回弹仿真过程应包含两个过程：冲压成形加载过程仿真和回弹卸载过程仿真。前一步计算是回弹过程模拟的根底，为其提供应力、应变等数据9。本文所研讨的板料成形回弹仿真的主要过程如下：导入成形仿真的结果文件 在Dynaform的前处置器中，导入成形仿真过程中计算生成的结果文件Dyanin 文件。该文件包含成形过程中板料一切的应力、应变等情况；定义毛坯选择回弹仿真计算用的壳单元公式，积分点个数，定义毛坯的资料属性；导入切边线对零件进展切边过程的仿真；设

31、置回弹约束回弹分析时，必需施加适当的位移约束排除刚性运动。按照零件的变形情况添加边境条件，限制板料刚性位移；根据计算情况选择单步或多步隐式算法；后置处置翻开回弹仿真的结果文件，查看零件的回弹前情况和回弹后的应变情况。2.2.3 单元类型的选择 在进展板料冲压成形CAE分析中，普通采取在一定的假设下建立起来的板壳单元进展分析，可使问题的规模减小。由于壳体实际本身近似简化的产物，必然会有不少的研讨者对板壳实际的几何关系，物理关及平衡条件等提出各种简化，导致在板料成形有限元分析中，单元的选择非常多。多道次冲压成形过程的数值模拟任务由于拉延行程长，不同道次之间还需求进展网格的再划分，因此计算时间对运用

32、者来说就显得非常重要。在众多的单元中，Hughes-LiuHL单元和Belytschko-TsayBT单元是板料冲压成形CAE分析过程中运用的非常广泛的两种壳体单元。HL单元是从三维实体单元退化而来的，有很高的计算精度，其缺陷就是计算量太大。BT单元采用了基于随体坐标系的应力计算方法，而不用计算费时的Jaumann应力，有很高的计算效率。Hughes-Liu壳单元 Hughes-Liu壳单元简称HL单元是基于Ahmad等于1970年提出的8节点实体单元开展起来的。Hughes-Liu壳单元具有以下的特点：它是增量目的单元，刚体转动不产生应变，可以处置常见的有限应变。它比较简单，计算的效率和稳定

33、性比较高它从实体单元退化而来，和实体单元兼容，从而可以运用许多为实体单元开发的新技术它包含横断面的有限剪应变必要时，它还可以思索厚向的减薄应变。正由于如此，Hughes-Liu壳单元是最早被LS-DYNA有限元求解器采用的壳单元，而且到目前为止依然是LS-DYNA采用的主要壳单元之一。2BT单元Hughes-Liu壳单元由于单元公式比较复杂，计算量较大，在求解大型复杂的板料成形问题是需求较长的计算时间。为了提高计算效率，引进了Belytschko-Lin-Tsay壳单元简称BT单元，它采用了基于随体坐标系的应力计算方法，随着壳体单元一同运动，降低计算非线性运动的复杂精度，不用计算费时的Jaum

34、ann应力，而具有很高的计算效率。在普通情况下，BT单元能得到与HL单元较为一致的计算结果。在显式有限元分析中，BT单元成为较为常用的一种单元。2.2.4 边境条件的处置板料冲压成形过程中，随着冲头的运动，冲头和模具外表因和板料接触面而对板料施加的作用力是板料得以成形的动力。在接触过程中，在板料的变形和接触边境的摩擦作用使得部分边境条件随加载过程而变化，从而导致了边境条件的非线性。正确处置边境接触和摩擦是得到可信分析结果的一个关键要素12。接触力的计算板料冲压成形完全靠作用于板料上的接触力和摩擦力来完成，因此接触力和摩擦力的计算精度，直接影响板料变形的计算精度。接触力和摩擦力的计算首先要求计算

35、出给定时辰的实践接触面，这就是所谓的接触搜索问题。接触力计算的根本算法有两种，一种是罚函数法，另一种是拉格朗日乘子法。在罚函数法中位于 一个接触面上的接触点允许穿透与之相接触的另一个接触面，接触力大小与穿透量成正比，即 2-7式中，是罚因子；S是接触点的法向穿透量；负号表示接触力与穿透方向相反。罚因子的取值大小会影响精度，过大会降低计算的稳定性，在实践计算时要仔细选取。在拉格朗日乘子法中，接触力是作为附加自在度来思索的，其泛函方式除了包含有通常的能量部分外，还附加了拉格朗日乘子项： 2-8 式中，是节点的位移向量，K是刚度矩阵，F为节点力向量，是拉格朗日乘子向量，为接触点的穿透量向量。对能量泛

36、函式2-8变分，建立有限元方程 2-9求解方程即可得到节点位移和拉格朗日乘子，拉格朗日乘子的分量即为接触点出的法向接触力。拉格朗日乘子法是在能量泛函极小的意义上满足接触点互不穿透的边境条件，它添加了系统的自在度，需求采用迭代算法来求解方程，普通适用于静态隐式算法。在显式算法中，普通采用罚函数法。这种方法既思索了接触力，又不添加系统的自在度，计算效率较高。2摩擦处置板料成形中的摩擦与普通的机械运动的摩擦相比，接触面上的压力较大，摩擦过程中的板料成外表不断有新外表产生，界面的温度条件更加恶劣。因此，摩擦力的准确计算对板料成形分析非常重要。目前在进展板料拉延成形数值模拟研讨中，常用的摩擦定律仍为库伦

37、定律，只是为了数值计算的稳定性做了一些修正。由库仑定律知，当接触物体间的切向摩擦力小于临界值时，两接触面间的相对滑移=0，而当=时，相对滑移是不定的，需有外界载荷和约束条件确定。按照经典摩擦定律计算的摩擦力为： 2-10式中，是摩擦系数，是接触点的法向接触力，是相对滑动方向上的切向单位向量： 2-11 是相对滑动速度向量。由于在板料成形分析中，某些部分的相对速度很小或相对速度方向忽然发生改动，接触形状有粘连到滑动或相反的变化将导致按公式10计算的摩擦力方向和大小忽然变化，而引起的计算不稳定。目前人们通常经过引入的广光顺函数来修正库伦摩擦定律，可用的光顺函数有双曲正切和反正切函数，可以得到以下修

38、正的库仑摩擦定律： 2-12式中，是一个给定的相对滑动速度，它的大小决议了修订的摩擦模型和原模型的相近程度。过大的导致有效的摩擦系数值的降低，但使迭代相对容易收敛，而太小的虽然可以较好模拟摩擦力的突变，但使求解的稳定性下降。修正的摩擦模型式11和12近似。经典库伦摩擦定律是从最初适用的刚体普通化到变形体，是在遵照“切向力到达某一临界值时，接触外表才会在部分产生位移这一假设的前提下运用的。虽然这一假设在一定的情况下有效，但严厉的说，它是不成立的。实验发现，只需有切向力存在，两接触面就会产生滑移，据此又提出了一些非线性的摩擦定律。但是这些摩擦模型有的过于复杂，有的一些系数很难经过实验获得，运用的较

39、少，由以上的分析可知，板料拉深过程的光滑与流体光滑，流体静压光滑和弹性流体动力光滑存在很大的区别，不能用单一的实际来解释，这也是迄今为止还没有一种能圆满解释板料拉深成形过程中光滑景象的实际缘由之一。目前，在板料冲压成形CAE分析时，为了降低问题的复杂程度，常用的摩擦定律仍是经典库伦摩擦定律，但为了提高成形分析的精度，进展实践的工艺分析，可采用经过详细摩擦实验获得的实践摩擦系数进展相关的CAE分析。2.3小结本章主要的讲述了关于有限元涉及的一些根本实际，其中回弹是由于载荷在释放时，制件各个部分由于遭到的力不均匀性和流动不均匀性而导致其产生回弹，为分析提供了实际支持。3 板料拉延过程的有限元分析3

40、.1引言本章主要是针对在制件的拉延过程基于Dynaform软件中的前处置进展描画和概括，包括前置处置的主要网格划分，参数设定，设置完成后提交求解器计算，进入后置处置中进展制件的拉延结果分析。其步骤如图3-1所示：导入零件CAD模型IGES，VAD，CATIA文件导入零件CAD模型IGES，VAD，CATIA文件零件网格划分零件网格划分定义工模具零件前置处置定义工模具零件前置处置定义板料求解器计算定义板料求解器计算定义拉延筋/压边圈后置处置，分析计算结果定义拉延筋/压边圈后置处置，分析计算结果设置成形参数设置成形参数图 3-1拉延分析步骤3.2前处置3.2.1数据导入与网格化分启动Dynafor

41、m后，选择菜单栏中“File/Import命令，直接导入.iges文件，如图3-2：并编辑零件层的称号如以下图3-3 图 3-2 导入.iges文件 图 3-3 编辑零件层对话框 详细是：选择菜单栏中Parts/Edit，可以出现Edit Part对话框，选择“Name ID后修正图层称号，接受编辑设定，点击退出。板料网格化分如以下图3-4图3-6 图3-4 划分板料网格单元 图3-5 板料大小网格选择 图 3-6 板料网格化分终了如图详细如下：选择菜单栏中Tools/blank Generator，后选择第一项(BOUNDARY LINE)，并在选择线的方式对话框中选择第四小项，并确认所选的

42、线。留意：在划分单元网格之前要确保当前正在任务的零件层是正确的blank如以下图。假设不是,可在随后的列表中选择blank. 图 3-6 封锁零件“DIE工具网格化分首先将右下角的Current Part中把DIE设为当前任务层详细见图3-6，同板料设置，并同时将板料层封锁。方法如 图3-7 封锁“blank层划分网格步骤：选择菜单栏中“Preprocess/Element，然后选择“Surface Mesh，设置成系统缺省值，选择其中 “Select Surfaces按钮，在弹出的对话框中点击“Display Surf按钮，在此时DIE将会出现高亮显示。确认后退回到“Element。 图 3

43、-8 “ELement对话框 图 3-9 “Surface Mesh对话框最终结果如下： 图 3-10 完成网格化分的模型表示图将网格划分终了后，要进展零件的单元网格模型的检查，主要进展单元的边境显示与法向一致性。在工具栏中选择“Part Turn On/Off，并封锁“Blank，然后翻开“DIE，同时将零件“DIE作为当前零件层，然后再选择菜单栏“Preprocess/Model Check /Repair命令，弹出如以下图所示的“Model check/Repair对话框。 图3-11 正在进展网格模型检查选择 “Auto Plate normal，会弹出“CONTROL KEYS对话框

44、，然后选择“CURSOR PICK PART选项，点击零件DIE凸缘面，会弹出“Dynaform Question的对话框，察看网格的法线方向，然后确定网格法线方向，确保使法线方向一直指向坯料与工具的接触面方向，这样就完成网格法线方向检查。然后退出“CONTROL KEYS的对话框，前往“Model check/Repair界面。 图3-12 对零件“DIE进展网格法线法向检查在“Model check/Repair的对话框中点击“Boundary Display 的按钮，对零件进展边境的检查，通常只允许除边缘轮廓边境成白亮色外，其他部位均坚持不变。假设其他部位有白色亮显示那么阐明此处有缺陷，

45、必需对其进展修补或者重新进展网格化分。边境检查终了后点击“Clear Highlight，按钮，将白亮色消除。由于背景曾经设置成了白色，所以轮廓线采用为黑色。 图3-13 对零件“DIE进展轮廓边境的检查等距创建压边圈与凸模。首先创建存放binder和punch的零件层，选择菜单栏中“Parts/Create，在NAME栏中输入“binder和“punch确认。详细方法如下： 图3-14 创建PUNCH的零件层然后将Current Part选择PUNCH做为当前的零件层。选择等距生成PUNCH在菜单栏中选择“Preprocess/Element按钮，接着 选择“offset按钮，封锁“In O

46、riginal Element的复选框，使得新生成的单元放置在当前零件层中，并确保“PUNCH零件层是当前零件层，并保管原始的DIE零件层，然后设置“COPY NUMBER数目为1，并且设置“Thickness数值为1.1即为板料厚度1.1倍，点击“Select ELements对话框，并选择“Displayed，然后使零件高亮显示，选中“Spread，按钮并调整滑块“Angel的数值为1，随后勾选复选框“Exclude，点中DIE凸缘面，此时除了凸缘面外其他部分成白色高亮显示，确认后前往“Offset Elements的对话框，选择运用退出。就完成了新零件“PUNCH的创建。 图3-15 选

47、择单元对话框 图3-16 单元复制及其参数设置 图3-17 创建零件“PUNCH网格模型设置 图3-18 创建的零件“PUNCH分别出binder：首先翻开前面曾经创建好的零件层binder，点击工具栏“Parts Turn on/off的按钮，并确保封锁“Blank和“Punch，两个层，仅仅翻开DIE层。然后将新创建的BINDER层翻开，在菜单栏中选中“Preprocess/Element的菜单项，点击“offset按钮，点击“Select ELements的对话框，并点击“Spread按钮，然后调整滑块“Angel的数值为1，勾选复选框中“Exclude，同时点击DIE凸缘面，此时出凸缘

48、面外其他部分成白色的高亮显示，然后运用并前往“Offset Elements对话框，选择退出对话框，这样就完成了新的零件“BINDER创建。 图3-19 添加零件对话框选择Unspecified按钮，并选择零件层中binder，然后确认所选中的单元移到binder中，封锁后退出转移功能。选择Parts/Separate按钮，分别选择PUNCH和BINDER，然后确认,两零件层自动分别。 图3-20 分别BINDER对话框图 3-20分别出的BINDER然后导出相应网格模型。如以下图： 图 3-21生成的工模具模型3.2.2工具与工序定义添加工序：首先选择菜单中“Setup/AutoSetup，

49、会弹出“New simulation选择如下:0.7 0.7 图3-22 “New simulstion对话框定义板料：可在sheet forming的设置页面中，单击forming Stage，然后对forming工序进展定义。可点击红色Blank选项，随后进入Blank定义页面如图3-23所示。点击红色的Define geometry选项后进入Define Geometry的对话框。在Define Geometry对话框中单击Add Part选项如图3-24所示选择BLANK Part为板料，最后退出后完成定义。图3-23 “sheet forming对话框 图3-24 定义板料部件过程定

50、义资料：选择BLANKMAT按钮，如图3-46所示， 会弹出Material 的对话框选择Material Library按钮，能弹出Material Library对话框图 3-25 板料资料定义 图 3-26 板料资料定义页面 图3-27资料库定义页面 图3-28 资料DP600应力应变曲线定义工具：可在sheet forming的对话框中单击选择红色的Tools按钮，然后进入工具的定义页面。可选中die工具中相对应的Define Part按钮，随后进入Define Geometry对话框。然后在Define Geometry的对话框中单击选择Add Part按钮，选择DIE Part做为

51、其中凹模，如图3-50所示，然后可退出完成定义。图 3-29定义DIE的零件 反复前述操作，分别定义Punch和Binder工具。图 3-30 定义完成部件定位工具位置：可单击Positioning 。先将Blank定位到Punch上，然后定位die和binder分别与Blank接触。 图3-31 定位对话框3.2.3控制成形参数设置图 3-32 设置“closing对话框图 3-33 设置“drawing对话框在sheet forming的对话框中单击Process选项并进入工步设置界面。然后将closing采用为默许设置。选中drawing把binder改为力控制，过程如图3-55。默许C

52、ontrol页面的参数设置过程。3.2.4工模具运动的动画模拟演示在“Sheet Forming的对话框中选择菜单栏中“Preview /Animation的对话框，然后调整滑块“Frames/Second的数值为10， 单击选择“Play按钮进展动画的模拟演示。经过对动画的察看，可以方便的判别出工、模具运动的设置能否正确和合理。 按“Stop终了动画，然后前往“Sheet Forming的对话框。图3-34 动画显示控制对话框3.3提交计算1. 在全部都设置完成后，单机选择菜单栏中的Job-Job Submitter选项 。如图3-56-图3-57所示2. 系统会弹出另存为对话框，输入文件名

53、并保管，随后就可以提交计算。 图 3-35 提交义务对话框图 3-36 义务提交管理器界面图 3-37提交义务后的计算显示3.4结果后处置及分析运用eta/POST来进展后置处置 eta/POST可以读取并处置d3plot的文件中一切的可用数据。除了包括没有变形过的模型数据，d3plot文件还包括有一切的由LS-DYNA所生成的结论文件应变，应力，时间的历史曲线和变形过程等。读入结论文件d3plot到eta/Post 并启动后处置图 3-38后处置菜单图 3-39板料拉延结果变形过程缺省的绘制形状能绘制变形过程Deformation。在帧Frames的下拉菜单中，单击选择Select Case

54、s的选项，就可以察看其全部变形过程。 图 3-40 选择察看类型对话框选择，就可以察看成形的过程中其毛坯厚度的变化过程。选择，就可以察看其零件的成形极限图。选择，就可以察看其零件中性层中的主应变。以下各图依次为几次主要的拉延模拟结果的成型极限图、壁厚分布图和主应变图。60吨压边力不加拉延筋成型极限图60吨压边力不加拉延筋壁厚分布60吨压边力不加拉延筋主应变图80吨压边力加50%拉延筋成型极限图80吨压边力加50%拉延筋厚度图 80吨压边力50%拉延筋主应变图80吨压边力25%拉延筋壁厚分布云图80吨压边力25%拉延筋成形极限图80吨压边力25%拉延筋中性层主应变图拉延仿真的结果阐明：经过 dy

55、naform软件可以很好的对制件拉延过程进展模拟，并且可以得到满足实践消费要求的仿真模拟结果，也就是说制件要有有一定的减薄率从而来减少制件回弹，同时整个制件的成形性也可满足要求，其中没有明显的起皱与破裂的区域，可以在这个根底之上进展关于弹性变形的有限元模拟分析。该汽车防撞梁拉延结果显示，当压边力为80吨，并在压边圈上加25%的拉延筋得出上述图示效果，在两端和板料边缘处有少量回弹和起皱，但制件整体呈现大面积safe的形状。拉延结果比较称心。3.5小结 本章是主要引见了有关于板料拉延的有限元分析过程以及如何进展网格的划分并设置有限元参数，和工具以及工序的定义等，最终经过后置处置来察看有关板料减薄率

56、，成形极限图来研讨参数，为进展制件的参数影响规律的有限元分析奠定了根底。4 板料回弹的数值模拟4.1 引言本章主要是针对第三章所计算出的.dynain类的文件来做相关的回弹计算，然后将最后成形制件的边线导入，在dynaform软件中进展前置处置并进展提交运算，最后针对回弹的求解结果进展分析。4.2 回弹分析回弹是板料在冲压成形过程中，特别是在板料弯曲工艺中难以防止的工艺缺陷，也是弯曲工艺中最普遍存在的景象，其缘由主要是由于内力会在卸载过程中重新分布，进展板料的成形工艺设计时必需思索尽能够要减小回弹。很多要素都影响着回弹大小，在做详细零件成形时，减小回弹的措施大致有三种：尽能够的要选取弹性模量E

57、较大的资料；对产生回弹的制件而言，经过精修模具来消除回弹影响；在成形过程中，预先计算出回弹的回弹量大小和趋势，采用补偿回弹量的方法，在模具设计时让制件在产生回弹后符合制件的成形尺寸和精度要求。运用计算机的CAE分析，来预测板料的回弹大小以及回弹趋势，减少在消费环节所耗费的代价是现代模具消费和冲压工艺开展的必经之路。与此同时，板料冲压的CAE仿真技术正在不断完善，这为相关研讨提供了坚实的根本要素。经过仿真可以在设计模具的阶段就预料到在实践消费成形过程中的回弹量和回弹趋势，如回弹量在要求的允许的范围内，那阐明设计是可以实施的，模具可以投入消费中；如超出规定的范围值，那么应根据实际和实际来提出可减小

58、回弹的措施。比较复杂的拉延成形工艺的回弹控制可以从两方面着手: 第一，可以修正成形过程中的边境条件，例如压边力、毛坯的外形、模具的圆角和摩擦的形状等参数来减小回弹，这种方法普通称为工艺控制法。第二个方法是在特定的工艺条件下预先算好或实践丈量回弹量的值，然后再采用改动模具的外形使得制件在回弹后的外形刚好符合设计精度，也就是几何补偿法。实践消费中两类方法普通结合运用，这样才干到达最优的效果。当今广泛采用有限元模拟计算的方法，并被运用到几乎全部的板料冲压成形CAE软件中，如本文的ETA/DYNAFORM、Autoform 、LS-DYNA等。4.3 回弹数值模拟前处置4.3.1 导入模型进展回弹分析

59、选择菜单中“文件-导入命令，在文件类型菜单中选择类型为DYNAIN*.dynain*，选择需求的文件，如图4-1所示，导入制件。将生成的新数据库文件保管在预设的文件夹中。 图4-1 回弹分析模型导入对话框4.3.2 导入成形零件边线 导入V293y.iges文件，选择菜单中“工具-毛坯操作-裁剪对话框，进入“坯料修剪的对话框，如图4-2所示，点击“外部边境按钮，进入“选择线的对话框，选择边境限后单击“确定，前往“坯料修剪的对话框，单击“运用按钮，再单击“退出按钮完成。完成修剪的零件如图4-4所示。 图4-2 “板坯修剪对话框 图4-3 “选择线对话框图4-4 完成修剪的零件4.3.3 回弹分析

60、设置 选择菜单“设置-回弹命令，进入“快速设置-回弹的对话框，如图4-5，针对毛坯和资料等属性进展定义。单击“Blank的按钮，进入“定义毛坯的对话框，如图4-6，选择“选择零件的按钮，进入“Define Blank的对话框，如图4-7，参与零件。其他的设置，如求解分析等都采用系统缺省值的设置。单击图4-5中“None按钮，进入如图4-8所示“资料对话框，单击“资料库的按钮，按照图4-9选择dp600资料，按“确定按钮，退出“资料库对话框，单击“确定的按钮，可退出“资料对话框，进入“快速设置-回弹的对话框。 图4-5 回弹设置对话框 图4-6 “定义毛坯对话框 图4-7 “Define Bla