【正文】 續(xù)的求解域離散為有限個(gè)單元組成的組合體。因此，在一個(gè)問(wèn)題的有限元分析中，未知場(chǎng)函數(shù)的節(jié)點(diǎn)值就成為新的未知量，從而使一個(gè)連續(xù)的無(wú)限自由度問(wèn)題化為離散的有限自由度問(wèn)題。有限元法的基本思想是把連續(xù)體視為離散單元的集合體來(lái)考慮。有限元法起源于20世紀(jì) 40年代提出的結(jié)構(gòu)力學(xué)中的矩陣算法。在塑性成形過(guò)程的有限元模擬中，根據(jù)材料本構(gòu)關(guān)系的不同可將有限元法分為小變形彈塑性有限法、有限應(yīng)變彈塑性有限方法、剛塑有限元法和彈塑性有限元法[33]。本課題的研究?jī)?nèi)容和方向就是在翻邊的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，針對(duì)在翻邊工藝中研究不夠深入全面的地方，或者說(shuō)比較薄弱的地方而提出的。因此，探討和研究這些內(nèi)容都是具有較大的理論價(jià)值和實(shí)踐意義，這些內(nèi)容的預(yù)期研究結(jié)果必將對(duì)翻邊工藝乃至沖壓工藝?yán)碚摰耐晟坪蛯?duì)沖壓實(shí)踐水平的提高產(chǎn)生積極的影響[3436]。近年來(lái)，在板料沖壓成形的相關(guān)行業(yè)中，采用各種仿真軟件進(jìn)行外緣翻邊成形的坯料求解和優(yōu)化，有著極為廣泛的應(yīng)用，這些表明：借助于國(guó)內(nèi)外成熟的有限元模擬軟件與試驗(yàn)結(jié)合進(jìn)行技術(shù)研究在技術(shù)和方法上是可行的[3738]。② 坯料變形過(guò)程中的FLD圖分析和厚度變形圖分析。模具設(shè)計(jì)費(fèi)時(shí)、加工周期長(zhǎng)，對(duì)設(shè)計(jì)中產(chǎn)生的問(wèn)題只能靠試模后的修正，返工率高且花費(fèi)較大。模擬式設(shè)計(jì)是對(duì)沖壓變形過(guò)程進(jìn)行描述，并在計(jì)算機(jī)圖形終端上顯示，以揭示金屬變形規(guī)律，研究各工藝參數(shù)對(duì)成形過(guò)程的影響，利用計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)可將沖壓成形過(guò)程、應(yīng)力應(yīng)變分布、載荷一行程曲線等顯示在屏幕上，直觀地、動(dòng)態(tài)地呈現(xiàn)在研究設(shè)計(jì)人員面前。二十世紀(jì)中后期，國(guó)外一些公司研制的用于沖壓成形過(guò)程分析、沖模設(shè)計(jì)、制造、分析的軟件相繼進(jìn)入市場(chǎng)，如ABAQUS, DYNAFORM, AUTOFORM以及Pro/E等。塑性成形過(guò)程模擬(CAE)與塑性成形工藝及模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)的集成，與可視化技術(shù)和人工智能的結(jié)合，將形成一種方便高效的智能化設(shè)計(jì)和研究手段。如果模擬結(jié)果表明被選擇的沖壓毛坯形狀尺寸不能滿足沖壓產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，例如，翻邊時(shí)所得零件高度達(dá)不到翻邊件的設(shè)計(jì)要求:或者在成形過(guò)程中有沖壓缺陷產(chǎn)生，那么就可以修改 “沖壓毛坯”形狀尺寸和采用必要的工藝措施，然后重復(fù)在計(jì)算機(jī)上模擬及 “試沖氣。求解器(LSDYNA)采用的是世界上最著名的通用顯示動(dòng)力為主、隱式為輔的有限元分析程序，能夠真實(shí)模擬板料成形中各種復(fù)雜問(wèn)題。Dynaform軟件可應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，汽車、航空航天、家電、廚房衛(wèi)生等行業(yè)。 　　IGES 模型轉(zhuǎn)入 　　自動(dòng)消除各種孔 DYNAFORM的模具網(wǎng)格自動(dòng)劃分與自動(dòng)修補(bǔ)功能強(qiáng)大，用最少的單元最大程度地逼近模具型面。用等效拉延筋代替實(shí)際的拉延筋，大大節(jié)省計(jì)算時(shí)間，并可以很方便地在有限元模型上修改拉延筋的尺寸及布置方式。3. DFE（模面設(shè)計(jì)）模塊　　DYNAFORM的DFE模塊可以從零件的幾何形狀進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，包括壓料面與工藝補(bǔ)充。 　　●導(dǎo)角單元導(dǎo)角功能使用戶對(duì)設(shè)計(jì)零件上的尖角根據(jù)用戶指定的半徑快速進(jìn)行導(dǎo)角，以滿足分析的要求。 　　●沖壓方向調(diào)整功能 　　自動(dòng)將零件從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)坐標(biāo)系調(diào)整到?jīng)_壓的坐標(biāo)系。然后將這些輪廓線生成曲面并劃分網(wǎng)格形成完整的工藝補(bǔ)充部分。 ②利用DYNAFORM軟件提供的網(wǎng)格劃分工具對(duì)板料、凸模、凹模、壓邊圈進(jìn)行網(wǎng)格劃分，檢查并修正網(wǎng)格缺陷（包括單元法矢量、網(wǎng)格邊界、負(fù)角、重疊結(jié)點(diǎn)和單元等）。⑥將求解結(jié)果讀入DYNAFORM后處理器中，以云圖、等值線和動(dòng)畫(huà)等形式顯示數(shù)值模擬結(jié)果。3 外緣翻邊的數(shù)值模擬的基本步驟⑴導(dǎo)入模型啟 動(dòng) eta/DYNAFORM,選擇菜單 FileImport，將上面所建立的“*.igs”模型文件導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫(kù)中。編輯修改各零件層的名稱、編號(hào)（注意編號(hào)不能重復(fù)）和顏色，將毛坯層命名為BLANK，將凸模命名為PUNCH，將壓邊圈命名為BINDER，凹模命名為DIE，單擊OK按鈕確定。⑷ 網(wǎng)格檢查為了防止劃分所得到的網(wǎng)格存在一些影響分析結(jié)果的潛在缺陷，需要對(duì)得到的網(wǎng)格單元進(jìn)行檢查。在觀察邊界線顯示結(jié)果時(shí)，為了更好地觀察結(jié)果中存在的缺陷，可將曲線、曲面、單元和節(jié)點(diǎn)都不顯示。 Define Tools對(duì)話框 ⑵定義毛坯設(shè)置工藝參數(shù)選擇 Tools – Define blank 按鈕， Blank對(duì)話框。從Material Library中選擇所需的材料類型CQ添加到Material列表框中作為模擬過(guò)程中成形材料的屬性。設(shè)定Master Tools為BLANK，Slave Tools為PUNCH、DIE和BINDER。單擊Define Load Curve按鈕， Load Curve對(duì)話框，選擇曲線類型為Motion， Curve對(duì)話框。 Tool Load Curve Force/Time Curve對(duì)話框 對(duì)話框 BINDER的壓力載荷曲線⑺預(yù)覽工具的運(yùn)動(dòng)選擇Tools—Animate菜單項(xiàng)。選擇file – submit dynafrom input deck 按鈕，選擇剛剛保存的文件打開(kāi)，出現(xiàn)計(jì)算程序。⑵繪制厚度變化過(guò)程，成形極限圖，可繪制成形過(guò)程中得毛坯厚度的變化過(guò)程（）和零件的成形極限圖（），同樣在“幀”的下拉列表框中選擇All Frames選項(xiàng)，然后單擊play按鈕以動(dòng)畫(huà)的形式顯示過(guò)程的變化，也可以選擇單幀對(duì)過(guò)程中的某步進(jìn)行觀察，根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)分析成形結(jié)果是否滿足工藝要求。而讀懂這兩幅圖對(duì)外緣翻邊的數(shù)值模擬分析至關(guān)重要。 板料厚度變化過(guò)程（二）第三階段（第11步）：邊緣受拉應(yīng)力大，變薄，底部被拉伸輕微變薄。 板料FLD圖變化過(guò)程（一）第二階段（第3步）：壓邊圈壓住坯料，被壓住的坯料部分已變形，其余部分因金屬流動(dòng)發(fā)生小的變形。僅改變板料半徑，其他工藝參數(shù)不變序號(hào)工藝參數(shù)板料中心角（度）板料內(nèi)孔半徑(mm)凹模圓角半徑（mm）壓邊力(104N)418042205180622061808220 表 41 （1）基于零件厚度變化分布圖的翻邊分析運(yùn)用DYNAFORM軟件對(duì)表41的各組參數(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬，—。由圖我們可以得出結(jié)論；在一定范圍內(nèi)，板料內(nèi)孔半徑越小，板料厚度變化越明顯，所以板料內(nèi)孔半徑越大越有利于翻邊工藝。 板料凹模圓角半徑的影響為了分析凹模圓角半徑對(duì)外緣內(nèi)曲翻邊的影響，設(shè)計(jì)了如表42的若干組試驗(yàn)。 （2）基于零件FLD圖的翻邊分析 運(yùn)用DYNAFORM軟件模擬出3組試驗(yàn)的FLD圖。運(yùn)用DYNAFORM軟件對(duì)兩組試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬。而相比于矩形板，圓形板在翻邊過(guò)程中所受的拉應(yīng)力更加均勻，金屬流動(dòng)性也更好。例如，在翻邊工藝研究中，我們可以通過(guò)它來(lái)進(jìn)行理論方面的研究，諸如坯料設(shè)計(jì)計(jì)算問(wèn)題、翻邊模具設(shè)計(jì)問(wèn)題、應(yīng)力應(yīng)變分析以及翻邊力的計(jì)算等一系列問(wèn)題都可以通過(guò)這種方法來(lái)研究或用這種方法來(lái)檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)理論分析結(jié)果的優(yōu)劣等。 坯料 ②選取內(nèi)孔半徑分別為4,6,8的板料進(jìn)行翻邊實(shí)驗(yàn)，—。 本章小結(jié) 通過(guò)一定數(shù)量的翻邊工藝試驗(yàn)，得到了一些工藝參數(shù)數(shù)值，對(duì)比數(shù)值模擬結(jié)果，證明了模擬的可靠性。本論文在工藝試驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)翻邊工藝進(jìn)行了深入地研究，并且利DYNAFORM軟件對(duì)翻邊工藝過(guò)程進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬等。 （3）矩形板料進(jìn)行外緣內(nèi)曲翻邊容易發(fā)生畸形，不適于做翻邊實(shí)驗(yàn)。v223[26] 林政武、,3046[27] 武元開(kāi)、[J].2001,3032[28] [J].,33一35[29] 黃菊花、黎雪芬、[J].,145 147[30] ,273[31] 王孝培等 管材翻轉(zhuǎn)成形研究，重慶大學(xué)學(xué)報(bào)[J].,8993[32] 〔M〕.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1986[33] 俞漢清、[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1999[34] [M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1999[35] [:同濟(jì)大學(xué)出版社，2003[36] 陳立周編著 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，198[37] [M].北京:北京大學(xué)出版社，2002[38] 〕‘北京:中國(guó)工業(yè)出版社，196致 謝時(shí)光茬再，歲月如梭，一晃四年大學(xué)生涯即將過(guò)去，回首四年來(lái)的風(fēng)雨，心中感觸良多，其中有愧疚、有收獲，但更多的還是感激。最后，要特別感謝我的家人在精神上對(duì)我的極大鼓勵(lì)以及在生活上的無(wú)私照顧，免去了我許多后