【正文】 圖 32 顯示選項(xiàng) 圖 33 當(dāng)前零件層2) 曲面網(wǎng)格劃分ETA/Dynaform 軟件中大多數(shù)的網(wǎng)格都是采用曲面網(wǎng)格劃分的，這個(gè)功能將所提供的曲面數(shù)據(jù)自動生成網(wǎng)格，是一個(gè)快速便捷的網(wǎng)格劃分工具。z?在共轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下應(yīng)變速率的分量為 （227）)?(21?ijjiij x?????把式（226 ）代入 （227）得到應(yīng)變速率和節(jié)點(diǎn)速度的關(guān)系（在共轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下）xzymxx??????yyy???? （228）??????????)?(?21? xzxymxy ???)?(?xzyz???)?(21?ymzxz????采用標(biāo)準(zhǔn)的雙線性插值函數(shù)，進(jìn)行確定 BT 殼單元中面的速度和角速度，則插值關(guān)系為： （229）iiimN??????41),( （230）iiimN????),(41??其中節(jié)點(diǎn)速度 為節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系對時(shí)間的微分，即i? （231）iix?采用等參變換，則中面內(nèi)任一點(diǎn)的坐標(biāo)為 （232）iiimN?41),(??其中雙線性函數(shù)為,)(41?)1(42?????, （233）)(3????N)(4N、 為參數(shù)坐標(biāo)，在單元形心處有??0???把式（229 ）代入（228 ）中，得到 （234）??????????????????? yxzyxII IIII IIyzxyx NBBzB???? ??021021?0?? 12121式中， 、 、 、 、 、 、 均為分塊矩陣，其各自的表達(dá)式為IB1I2x??yz?x?y? （235）)??(4321NI ??? （236）)??(43212yyBI （237 ）??Txx4321??? （238）yy? （239）Txx4321??15 / 70 （240）??Tyy4321?????在 和 中，為了求導(dǎo)方便，利用雅克比矩陣把直角坐標(biāo) 、 進(jìn)行求導(dǎo)將其轉(zhuǎn)換IB1I2 x?y為對自然坐標(biāo) 、 求導(dǎo)。盡管可以采用全量理論或增量理論對沖壓材料的塑性變形過程進(jìn)行近似分析，但采用增量理論更能夠反映模具結(jié)構(gòu)加載過程，同時(shí)還可以進(jìn)一步考慮卸載情況，所以在沖壓板料拉延成形有限元分析過程中，凡是涉及到材料非線性問題的時(shí)候，通常都采用增量法進(jìn)行求解。沖壓模具金屬板料的成形是一個(gè)復(fù)雜的力學(xué)過程，板料的變形過程是一個(gè)集空間域與時(shí)間域的復(fù)雜函數(shù) [2]。在課題中所選用汽車覆蓋件拉延成形工藝的技術(shù)路線如圖 12 所示： 本章小結(jié)： 本章主要闡述了沖壓數(shù)值模擬技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，其中包含拉延數(shù)模的快速造型、全工序數(shù)值模擬沖壓過程、板料成形缺陷的預(yù)測和消除、板料成形性能的評價(jià)。在本次設(shè)計(jì)中，通過應(yīng)用 CAE 中 Autoform 軟件對 PXX 車型側(cè)圍外板進(jìn)行工藝分析和模擬，建立合理的有限元分析模型。 沖壓模具 CAE 數(shù)值模擬分析的目的金屬板料沖壓成形是一個(gè)大撓度、大變形的塑性變形過程，涉及金屬板料在拉深和拉延的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的塑性流動、塑性強(qiáng)化，以及其引起的起皺、開裂和回彈等問題。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和人民需求的提高，質(zhì)量問題越來越得到人們的重視，許多汽車主機(jī)廠的公差要求都在兩絲以內(nèi)，不允許有開裂現(xiàn)象，起皺高度保持在料厚的 2%以內(nèi)，回彈量必須控制在許用公差以內(nèi)，而且要保證沖壓成形后板料的剛度，對與汽車覆蓋件而言，這無疑增加了沖壓模具成形精度要求。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 coefficient, to find the most suitable parameter settings.Through the analysis of Dynaform software simulation results, we can conclude that sheet thickness, drawing beads design, BHF size, the size of the design forming, stamping the number and intensity of such results has a significant impact on the sheet metal forming. Only through experience and constantly experiments can we find out the best solution and get the best simulation results.The main useful conclusions of graduation design is that the real process of sheet metal forming can be simulated by Dynaform software, in order to avoid laborintensive production processes and material resources to test and to save the cost largely. CAE Numerical analysis and simulation results are also very accurate simulation in China reached 97% to 100% in a foreign country, its application will be more widelyKeywords: drawing forming。 CAE analysis。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(jì)算機(jī)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]。同時(shí)，沖壓過程也是一個(gè)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(qiáng)的非線性 [9]。然后對有限元模型進(jìn)行工藝性分析，最后根據(jù)模型與設(shè)計(jì)要求，對有限元分析結(jié)果進(jìn)行進(jìn)行判定并設(shè)計(jì)合理的方案。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。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(jìn)而近似模擬仿真整個(gè)求解域內(nèi)的變化情況。 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(shí)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(jìn)行定義，進(jìn)而建立非線性的幾何方程和物理方程。由于?? （241）?????????????????????????yNxJyxNiiiiii ?????)4,321(?i所以 （242）????????????????????iiiiNJyx1? )4,321(?i上式中 。 圖 34 網(wǎng)格劃分 圖 35 單元選項(xiàng)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(xiàng)框中選擇“曲面網(wǎng)格劃分”。但是，在編輯或修改零件層時(shí)，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(diǎn)擊“ 當(dāng)前零件層 ”進(jìn)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(cuò)誤。假設(shè)全局坐標(biāo)下的某一向量為 ，??TzyxA?則與之對應(yīng)的局部坐標(biāo)系的向量為 ，則坐標(biāo)變換為??TzyxA???13 / 70 （224）????AqeAzyxzyxzyx ??321??????????????上述變換的逆變換為 （225）??qT??（2）應(yīng)變速率與節(jié)點(diǎn)變形速度之間的關(guān)系根據(jù)梅德林（Mindlin）的板殼理論，殼中任一點(diǎn)的速度矢量可以表示為 （226 ）????3?ezm上式中 表示的是 BT 殼單元中面的速度矢量； 表示的是角速度矢量；? 表示的是該點(diǎn)沿殼單元厚度方向距中面的距離。當(dāng)沖壓板料的材料應(yīng)力超過屈服極限時(shí)，其將呈現(xiàn)彈塑性的性質(zhì)，這種彈塑性的產(chǎn)生與加載力的大小、應(yīng)變速率、材料性能等因素相關(guān)。上世紀(jì)八十年代中期，韓廉和小林使用殼單元理論，首次運(yùn)用剛性有限元法分析了方形盒的拉深過程，標(biāo)識著有限元沖壓成形三維數(shù)值模擬仿真的開始。（2）打開 Dynaform 進(jìn)行前處理，導(dǎo)入 Dynaform 選拉延類型和接觸方式，再進(jìn)行有限網(wǎng)格劃分，劃分后再網(wǎng)格檢查與修復(fù)確保網(wǎng)格合理無誤，接下來定義成形工具（凹模、凸模、壓邊圈等）和材料屬性，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)；（3）提交求解器進(jìn)行仿真計(jì)算（4）打開 Dynaform 進(jìn)行后處理，進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變、厚度分析,出成形極限圖 FLD，最后坯料與工具間距離；（5）查看結(jié)果是否滿意，如不滿意找出現(xiàn)場與 CAE 分析的不符之處，并將其反饋給CAE，改進(jìn)方案進(jìn)一步指導(dǎo)現(xiàn)場模具的調(diào)試，直到調(diào)出合格的拉延模具。四、Autoform 帶來的競爭優(yōu)勢：因能更快完成求解、友好的用戶界面和易于上手、對復(fù)雜的工程應(yīng)用也有可靠的結(jié)果等，Autoform 能直接由設(shè)計(jì)師來完成模擬，不需要大的硬件投資及資深模擬分析專家，其高質(zhì)量的結(jié)果亦能很快用來評估，在縮短產(chǎn)品和模具的開發(fā)驗(yàn)證時(shí)間、降低產(chǎn)品開發(fā)和模具成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量上效果顯著，對沖壓成形的評估提供了量的概念，給企業(yè)帶來明顯的競爭優(yōu)勢和市場機(jī)遇。其中，沖壓后板料剛度與塑性變形過程中材料的流入量多少直接相關(guān)，以往是憑靠經(jīng)驗(yàn)值來調(diào)節(jié)板料流入模具型腔的量，人工無法準(zhǔn)確確定沖壓件的剛度大小，數(shù)值模擬中板料流入量可以準(zhǔn)確測量出來，且在后處理的成形性能圖中可以直觀清晰的看到各個(gè)部位剛度的好與差 [5]。主要表現(xiàn)為拉伸失穩(wěn)材料的撕裂、壓縮失穩(wěn)余料的堆積和壓力卸載后應(yīng)力釋放產(chǎn)生的回彈，它們直接影響到板料的成形質(zhì)量和尺寸精度，尤其是拉延工序，其對后序能否順利進(jìn)