【正文】 矩陣，C 表示阻尼矩陣N17 / 70 （254）??????dNcCTnee???K 表示總體剛度矩陣 （255）?????BDKepTnee?表示外力矢量extF （256）????????????ne TbTxtet tdsNf)(1?? （257）Tzyxff表示單位質(zhì)量的體力矢量；f表示接觸力矢量，它是法向接觸力和切向摩擦力的合力；c、 、 分別代表位移矢量、速度矢量和加速度矢量；x? （258）??Tx321? （259）?? （260）??Txx321代表總內(nèi)力矢量，它可由式（246）和式（247）直接確定。選擇菜單“文件”→“導(dǎo)出” →“iges”，彈出對話框，設(shè)置好導(dǎo)出路徑，選擇內(nèi)板結(jié)構(gòu)導(dǎo)出對象，確定后，系統(tǒng)開始自動生成iges 格式文件。但是，在編輯或修改零件層時，一定要注意查看界面右下角顯示出的當(dāng)前零件層是否是要修改的零件層，如果不是，則點擊“ 當(dāng)前零件層 ”進行調(diào)整，如圖 33 所示，一定要保證零件層的工作狀態(tài)的正確性，否則會出現(xiàn)很多錯誤。劃分后的網(wǎng)格結(jié)果顯示如圖 36：21 / 703) 網(wǎng)格檢查修補為了防止網(wǎng)格中存在的一些潛在的、影響模擬的缺陷，在創(chuàng)建網(wǎng)格后需要通過多個操作來檢查網(wǎng)格的質(zhì)量。新零件層中的重疊單元是多余的單元，可以直接將此零件層直接刪除，通過菜單“零件層” →“ 刪除”，選擇該零件層后刪除。模型檢查對話框中包含一些幫助網(wǎng)格質(zhì)量的功能，這里主要用到顯示邊界、平面法向一致、鎖模和重疊單元。 圖 34 網(wǎng)格劃分 圖 35 單元選項框圖 36 曲面網(wǎng)格劃分結(jié)果本課題中模型的曲面網(wǎng)格劃分操作如下：先設(shè)置 DIE 零件層為當(dāng)前零件層，選擇菜單“前處理 ” →“ 單元” ，如圖 34，從彈出的單元選項框中選擇“曲面網(wǎng)格劃分”。圖 31 車門 IGES 曲面 創(chuàng)建 DIE1) 創(chuàng)建 DIE 零件層選擇菜單“零件層 ” →“ 創(chuàng)建”，建立一個新的零件層 DIE（凹模） ，如圖 32 所示。tx?t tt? 本章小結(jié)本章介紹汽車覆蓋件拉延成形有限元仿真的相關(guān)理論，其中主要介紹了汽車覆蓋件拉延成形數(shù)值模擬有限元理論、幾何非線性、Barlat 屈服準(zhǔn)則、汽車覆蓋件沖壓成形單元模型與有限元控制方程的求解。利用式（224） ，把按式（248）和式（249）在局部坐標(biāo)系中的單元節(jié)點力矢量和單元節(jié)點處力矩矢量分別表示為 和 ，則有fm （250 ）?????????????zyxzyxzyx ffeff ?321 （251）?????????????zyxzyxzyx mem?321 有限元控制方程的求解汽車覆蓋件金屬板材拉延成形有限元數(shù)值模擬仿真常見的有三種格式，即靜力隱式格式、靜力顯示格式和動力顯示格式。由于?? （241）?????????????????????????yNxJyxNiiiiii ?????)4,321(?i所以 （242）????????????????????iiiiNJyx1? )4,321(?i上式中 。圖22 為共轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的定義的示意圖，圖 22 中 4 表示面上的 BT 殼單元 4 個節(jié)點。由于 Barlat 屈服準(zhǔn)則模型僅僅限于平面應(yīng)力狀態(tài)，因此彈性本構(gòu)矩陣可以簡化為： （214）??????????21012??EDe將式（214 ）和（29 ）代入彈塑性矩陣的一般式（28） ，整理可得出相應(yīng)的彈塑性矩陣表達(dá)式為： （215）?? ???????????????0)1(202232122 AnEEDep ???11 / 70上式中： 2121)(???nKaH 22?234hyx? （216）241KHyx??? 15?nc 264hyx??27KpHxy??21???EDe )(6542312HmHAx ???? （217）375122 )(AExy ?????)(165324124 HmhHAy ???式（215 ）表示材料在平面各向異性屈服準(zhǔn)則下的彈塑性本構(gòu)關(guān)系矩陣 [42] 汽車覆蓋件沖壓成形單元模型在汽車覆蓋件沖壓模具行業(yè)實際工程應(yīng)用中，常見的單元模型是殼單元和膜單元，殼單元對起皺的計算比膜單元更準(zhǔn)確，但是計算速度沒有膜單元快。??Ff Barlat 屈服準(zhǔn)則判斷板料屈服的準(zhǔn)則有很多種，人們常用的屈服準(zhǔn)則有 Tresca 屈服準(zhǔn)則、Hill 屈服準(zhǔn)則、von Mises 屈服準(zhǔn)則和 Barlat 屈服準(zhǔn)則等等。 幾何非線性在汽車覆蓋件拉延成形過程中，由于沖壓用板料在模具力的作用下發(fā)生了較大的塑性變形，同時產(chǎn)生了較大的應(yīng)變和應(yīng)力，因此需要對大變形中應(yīng)力和應(yīng)變進行定義，進而建立非線性的幾何方程和物理方程。對沖壓板材在拉延成形過程中的幾何非線性分析時，為了保證計算精度、求解過程和結(jié)果的穩(wěn)定性，通常采用增量法進行分析。金屬板料在模具施加的壓力作用下發(fā)生大的撓度、大變形的塑性變形 [9]。目前，有限元理論已經(jīng)開發(fā)成比較成熟的商業(yè)用軟件，被廣大企業(yè)所采用。有限元分析法的基本步驟是將連續(xù)空間的求解區(qū)域離散成許多小單元，然后將這些小單元按一定的方式重新組合在一起，進而近似模擬仿真整個求解域內(nèi)的變化情況。小林和基姆采用軸對稱理論，運用剛塑性有限元法分析了正交各向異性材質(zhì)的脹形問題。小林和李在上世紀(jì)七十年代首次提出了剛塑性有限元法，其數(shù)模特征是材料在屈服發(fā)生前呈剛性，屈服發(fā)生后的材料流動看作是不可壓縮的非牛頓流體的流動。 在有限元法產(chǎn)生初期，只能進行分析處理彈性力學(xué)問題。然后對沖壓模具 CAE 數(shù)值模擬分析的目的及意義和 Autoform 軟件做了簡短的介紹。5 / 70用 3D 軟件（如 UG、PRO/E 等）建立零件曲面模型用 3D 軟件（如 UG、PRO/E 等）建立零件導(dǎo)入 DYNAFORM 選拉延類型和接觸方式有限元網(wǎng)格劃分網(wǎng)格檢查及修補定義成形工具（凹模、凸模、壓邊圈等）定義材料屬性，選擇材料模型及單元公式預(yù)估毛坯外形，劃分毛坯網(wǎng)格設(shè)置成形參數(shù)求解器仿真計算應(yīng)力應(yīng)變、厚度分析FLD坯料與工具間距離修改模型修改接觸方式修改單元公式修改成形參數(shù)不滿意開 始結(jié)束結(jié)果是否滿意前前處理后后處理圖 12 汽車覆蓋件拉延成形數(shù)值模擬技術(shù)路線圖 課題的研究方案本課題采用拉延成形 CAE 技術(shù)針對某新款車型汽車門內(nèi)板拉延成形過程進行仿真模擬分析，對影響其拉延成形質(zhì)量的工藝參數(shù)進行優(yōu)化，獲得其最佳工藝參數(shù)組合。旨在通過軟件模擬該款車門內(nèi)板拉延工序的過程，在沖壓模具圖紙設(shè)計階段，找出模具制造過程中存在的缺陷和不足，提前給予解決，避免不必要的人力和物力的浪費。 采用優(yōu)化設(shè)計，找出產(chǎn)品設(shè)計最佳方案，降低材料的消耗或成本。然后對有限元模型進行工藝性分析，最后根據(jù)模型與設(shè)計要求，對有限元分析結(jié)果進行進行判定并設(shè)計合理的方案。三、快速易用、有效、 魯棒(robust)和可靠：最新的隱式增量有限元迭代求解技術(shù)不需人工加速模擬過程，與顯式算法相比能在更短的時間里得出結(jié)果；其增量算法比反向算法有更加精確的結(jié)果，且使在 FLC失效分析里非常重要的非線性應(yīng)變路徑變得可行。世界上大的汽車集團，其車身開發(fā)與模具制造都要借助于一種或幾種板成形模擬軟件來提高其成功率和確保模具制造周期，國際上的軟件主要有美國 eta 公司的 D，法國 ESI 集團的 PAM 系列軟件，德國 Autoform 工程股份有限公司的Autoform，國內(nèi)有吉林金網(wǎng)格模具工程研究中心的 KMAS 軟件，北航的 SheetForm，華中科技大學(xué)的 Vform 等。目前，國內(nèi)沖壓模具 CAE 數(shù)值模擬分析，還主要依賴與經(jīng)驗進行設(shè)置，然后用試錯法進行調(diào)試，機時耗費較長，而且參數(shù)設(shè)置合理性很難保證；由于 CAE 分析準(zhǔn)確度不足，導(dǎo)致一套模具都需要三到四輪的整改，而每輪整改的費用高達(dá)上萬元，因此如何快速準(zhǔn)確的設(shè)置 CAE 分析參數(shù)是汽車覆蓋件模具行業(yè)亟待解決的問題，人們對此已展開了大量的研究 [2023]。同時，沖壓過程也是一個非常復(fù)雜的多體接觸力學(xué)分析問題，其具有材料非線性、幾何非線性和狀態(tài)非線性等較強的非線性 [9]。預(yù)知這些缺陷，可以在工藝數(shù)模下發(fā)之前從工藝上或結(jié)構(gòu)上針對性的對數(shù)模進行優(yōu)化，避免不必要的人力、物力等資源浪費，加速汽車開發(fā)進程。在沖壓數(shù)值模擬成形 CAE 軟件中均可對各工序進行模擬仿真，此外還可以對任意一序的回彈量進行仿真及做回彈補償。數(shù)值模擬沖壓技術(shù)經(jīng)過五十年的迅速發(fā)展，主要功能有： 1）拉延數(shù)模的快速造型 拉延是汽車覆蓋件沖壓模具的首序，客戶發(fā)來的數(shù)模一般是產(chǎn)品造型，需要進一步的添加零件的工藝補充方能實現(xiàn)零件的加工，即需要進一步造型。第 1 章 緒論 沖壓數(shù)值模擬技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢隨著非線性力學(xué)理論、有限元理論和計算機技術(shù)的發(fā)展，沖壓數(shù)值模擬技術(shù)逐步形成商品化的 CAE 仿真軟件 [9]。如何快速準(zhǔn)確的利用 CAE 分析軟件尋找到相對最合理的參數(shù)，達(dá)到合理分析板料成形過程中出現(xiàn)的缺陷，提出切實可靠的工藝方案，已成為各汽車模具公司應(yīng)用和研究中直接面對的問題。這些軟件對板料成形過程中產(chǎn)生的起皺和開裂具有很好的預(yù)測能力 [46]。汽車覆蓋件的特點是：材料薄、尺寸大、形狀復(fù)雜、表面質(zhì)量和精度要求高等。 CAE analysis。本畢業(yè)設(shè)計的有用結(jié)論主要是用 Dynaform 軟件可以模擬板料成形的真實過程，從而避免生產(chǎn)過程耗費很大的人力物力財力去試驗，很大程度上節(jié)約成本。安徽工程大學(xué)機電學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 題 目： 汽車車門拉延模具設(shè)計 與成形模擬 作 者 姓 名 ： 導(dǎo) 師 及 職 稱 ： 導(dǎo)師所在單位： 機械與汽車工程學(xué)院 汽車車門拉延模具設(shè)計與成形模擬摘 要本課題把汽車覆蓋件車門內(nèi)板作為研究的對象，以常見的板料成形分析軟件Dynaform 作為工具對拉延成形工藝參數(shù)進行研究。通過 Dynaform 軟件的模擬仿真結(jié)果的分析，板料的厚度，拉延筋的設(shè)計，壓邊力的大小，成形的尺寸設(shè)計，沖壓的次數(shù)與力度等對板料的成形結(jié)果都有很大影響，要想獲得最理想的仿真結(jié)果，只有通過經(jīng)驗和不斷地實驗才能找出最佳方案。CAE 分析；Dynaform 軟件Mold design and Forming Simulation of the Drawing of Car DoorAbstractThis topic do research on forming process parameters with the car door inner panel as the object of study, and mon sheet metal forming analysis software Dynaform as a tool studied. Design of this project is the significance of drawing forming CAE analysis can predict in advance stamping product defects, helping engineers and technicians on the drawing forming process optimization to reduce repair mode repeatedly tryout times, shorten product design and production cycle. The main work pleted through the car door for UG drawing die design, according to the structural characteristics of the part forming process to develop a reasonable, using software Dynaform deep drawing process is simulated view simulation results sheet inflows based on experience and repeated validation of the test results and analysis, reset the correlation coeff