【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代表總內力矢量，它可由式（246）和式（247）直接確定。選擇菜單“文件”→“導出” →“iges”，彈出對話框，設置好導出路徑，選擇內板結構導出對象，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前零件層是否是要修改的零件層，如果不是，則點擊“ 當前零件層 ”進行調整，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。劃分后的網格結果顯示如圖 36：21 / 703) 網格檢查修補為了防止網格中存在的一些潛在的、影響模擬的缺陷，在創(chuàng)建網格后需要通過多個操作來檢查網格的質量。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格質量的功能，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 網格劃分 圖 35 單元選項框圖 36 曲面網格劃分結果本課題中模型的曲面網格劃分操作如下：先設置 DIE 零件層為當前零件層，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? 本章小結本章介紹汽車覆蓋件拉延成形有限元仿真的相關理論，其中主要介紹了汽車覆蓋件拉延成形數值模擬有限元理論、幾何非線性、Barlat 屈服準則、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 為共轉坐標系的定義的示意圖，圖 22 中 4 表示面上的 BT 殼單元 4 個節(jié)點。由于 Barlat 屈服準則模型僅僅限于平面應力狀態(tài)，因此彈性本構矩陣可以簡化為： （214）??????????21012??EDe將式（214 ）和（29 ）代入彈塑性矩陣的一般式（28） ，整理可得出相應的彈塑性矩陣表達式為： （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則下的彈塑性本構關系矩陣 [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確，但是計算速度沒有膜單元快。??Ff Barlat 屈服準則判斷板料屈服的準則有很多種，人們常用的屈服準則有 Tresca 屈服準則、Hill 屈服準則、von Mises 屈服準則和 Barlat 屈服準則等等。 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，同時產生了較大的應變和應力，因此需要對大變形中應力和應變進行定義，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的脹形問題。小林和李在上世紀七十年代首次提出了剛塑性有限元法，其數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。 在有限元法產生初期，只能進行分析處理彈性力學問題。然后對沖壓模具 CAE 數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）建立零件導入 DYNAFORM 選拉延類型和接觸方式有限元網格劃分網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估毛坯外形，劃分毛坯網格設置成形參數求解器仿真計算應力應變、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不滿意開 始結束結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值模擬技術路線圖 課題的研究方案本課題采用拉延成形 CAE 技術針對某新款車型汽車門內板拉延成形過程進行仿真模擬分析，對影響其拉延成形質量的工藝參數進行優(yōu)化，獲得其最佳工藝參數組合。旨在通過軟件模擬該款車門內板拉延工序的過程，在沖壓模具圖紙設計階段，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)化設計，找出產品設計最佳方案，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，最后根據模型與設計要求，對有限元分析結果進行進行判定并設計合理的方案。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果；其增量算法比反向算法有更加精確的結果，且使在 FLC失效分析里非常重要的非線性應變路徑變得可行。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，國內有吉林金網格模具工程研究中心的 KMAS 軟件，北航的 SheetForm，華中科技大學的 Vform 等。目前，國內沖壓模具 CAE 數值模擬分析，還主要依賴與經驗進行設置，然后用試錯法進行調試，機時耗費較長，而且參數設置合理性很難保證；由于 CAE 分析準確度不足，導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上萬元，因此如何快速準確的設置 CAE 分析參數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雜的多體接觸力學分析問題，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]。預知這些缺陷，可以在工藝數模下發(fā)之前從工藝上或結構上針對性的對數模進行優(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。數值模擬沖壓技術經過五十年的迅速發(fā)展，主要功能有： 1）拉延數模的快速造型 拉延是汽車覆蓋件沖壓模具的首序，客戶發(fā)來的數模一般是產品造型，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 沖壓數值模擬技術的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢隨著非線性力學理論、有限元理論和計算機技術的發(fā)展，沖壓數值模擬技術逐步形成商品化的 CAE 仿真軟件 [9]。如何快速準確的利用 CAE 分析軟件尋找到相對最合理的參數，達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生的起皺和開裂具有很好的預測能力 [46]。汽車覆蓋件的特點是：材料薄、尺寸大、形狀復雜、表面質量和精度要求高等。 CAE analysis。本畢業(yè)設計的有用結論主要是用 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。安徽工程大學機電學院本科畢業(yè)設計（論文）專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 題 目： 汽車車門拉延模具設計 與成形模擬 作 者 姓 名 ： 導 師 及 職 稱 ： 導師所在單位： 機械與汽車工程學院 汽車車門拉延模具設計與成形模擬摘 要本課題把汽車覆蓋件車門內板作為研究的對象，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進行研究。通過 Dynaform 軟件的模擬仿真結果的分析，板料的厚度，拉延筋的設計，壓邊力的大小，成形的尺寸設計，沖壓的次數與力度等對板料的成形結果都有很大影響，要想獲得最理想的仿真結果，只有通過經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