【文章內(nèi)容簡介】 件很多，有美國最大的有限元分析軟件公司之一ANSYS公司開發(fā)的ANSYS，能與多數(shù)CAD軟件接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和交換，有瑞士聯(lián)邦工學(xué)院開發(fā)，后來成立了AUTOFORM ENGINEERIN公司開發(fā)的AUTOFORM，它是一款采用靜態(tài)隱式算法求解及全拉格朗日理論的彈塑性有限元分析軟件，以及由我國吉林大學(xué)汽車覆蓋件成形技術(shù)研究所與吉林金網(wǎng)格模具工程研究中心開發(fā)的KMAS軟件，還有美國ETA公司和LSTC公司聯(lián)合開發(fā)的用于板材成形模擬仿真的專用軟件，選用DYNAFORM軟件對車門沖壓成形數(shù)值模擬，DYNAFORM對用戶的工程背景及理論知識要求并不高，具有界面友好和方便以及操作流程自動的特點。eta／DYNAF0RM軟件是由ETA公司研制的基于LSDYNA的板金沖壓分析軟件包，它把LS—DYNA、LS—NIKE3D強大的分析能力與eta／FEMB的流程化前后處理功能結(jié)合起來。eta／DYNAFORM分析的求解器是LS—DYNA和LS—NIKE3D，這兩個程序是通用的、非線性的、動態(tài)的有限元分析程序，利用顯式和隱式計算方法來解決結(jié)構(gòu)及流體等問題，已經(jīng)成功地應(yīng)用于板金沖壓的數(shù)值模擬。DYNAFORM的主要功能包括分析拉伸、成形、彎曲、翻邊、切邊等板料成形過程中的不同工序，也可以進行多步成形(或多工序加工)分析。通過用戶已定義好的沖壓工藝及模具曲面形狀來預(yù)測成形狀態(tài)，其中包括減薄拉裂、起皺、回彈等各種問題；同時可以對成形力、壓邊力、拉伸筋、模具磨損等各種工藝問題進行分析，以便優(yōu)化工藝和模具設(shè)計。DYNAFORM的核心技術(shù)包括以下幾個方面：①動力顯式積分算法；②板殼有限元理論的研究；③本構(gòu)理論和屈服準則(材料模型)；④接觸判斷算法和網(wǎng)格細化自適應(yīng)技術(shù)；⑤多工步成形模擬技術(shù)；⑥ CAD／CAM軟件和成形過程模擬CAE軟件之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)；⑦ 建立有限元模型的若干技巧；⑧ 板材沖壓成形模擬的一般過程。其主要特點包括前處理，求解器，后處理。 DYNAFORM前處理 DYNAFORM具有功能豐富的前處理功能。首先，它具有強大的圖形文件導(dǎo)入功能，能夠方便而無數(shù)據(jù)丟失地讀入IGES格式文件以及UG，PRO/E，CATIA等主流CAD軟件的圖形文件，同時用戶也可以在DYNAFORM中很方便地創(chuàng)建點，線，面等幾何模型。做到從導(dǎo)入幾何模型開始到計算結(jié)果的獲得，無須用戶再借助其他工具就可以方便地完成。其次，DYNAFORM具有強大的網(wǎng)格自動剖分功能。它不但可以得到高精度的工具網(wǎng)格，也可以產(chǎn)生出用戶所需的四邊形網(wǎng)格和三角形網(wǎng)格。用戶只需要輸入簡單的控制參數(shù)就可以快速地獲得復(fù)雜幾何曲面網(wǎng)格，并且得到的網(wǎng)格質(zhì)量非常高，使用戶無須花費更多的時間對網(wǎng)格進行再修復(fù)，節(jié)省了大量的時間。再次，DYNAFORM中的最具需要導(dǎo)入產(chǎn)品曲面，DFE模塊可以完成網(wǎng)格剖分，網(wǎng)格邊界自動光順，對稱的定義，法蘭的展開，沖壓方向的調(diào)整，內(nèi)部孔洞的自動補充，各種復(fù)雜壓料面的產(chǎn)生，壓料面的裁剪，各種工藝補充面的設(shè)計，拉延筋的設(shè)計和網(wǎng)格劃分，載荷曲線的定義，模具的定位等一系列功能。方便用戶在得到分析結(jié)果后對產(chǎn)品零件進行反復(fù)修改的操作過程。最后，DYNAFORM中的BSE模塊，可以幫用戶快速地設(shè)計出坯料的形狀，并且根據(jù)用戶的要求提供各種實際應(yīng)用中常用到的排樣結(jié)果報告，做到充分利用材料，提高材料的利用率，節(jié)約成本。 DYNAFORM求解器DYNAFORM的求解器采用了業(yè)界非常著名的非線性動力顯示有限元分析軟件LSDYNA。LSDYNA是采用顯隱結(jié)合的算法進行板料成形模擬的最具有代表性的軟件。它采用動力顯示求解器模擬沖壓成形過程，計算效率高，穩(wěn)定性強。同時LSDYNA近幾年來加強了隱式算法的開發(fā)，并且實現(xiàn)了顯，隱式無縫集成的功能，在完成沖壓分析后，自動切換到隱式求解器進行回彈分析。在回彈分析過程中，可以采用大的時間步長，提高回彈的計算效率。LSDYNA包括豐富的材料模型和單元模型，用戶可以根據(jù)實際沖壓的材料選擇合適的材料模型和單元類型。此外，LSDYNA的接觸分析功能強大，現(xiàn)在具有40多種接觸類型可以求解下列接觸：變形體對剛體的接觸，變形體對變形體的接觸，變形體對剛體的接觸，剛體對剛體的接觸，板殼結(jié)構(gòu)的單面接觸，與剛性墻接觸、變形體對剛體的接觸、剛體對剛體的接觸、板殼結(jié)構(gòu)的單面接觸等。因此，借助LSDYNA強大的求解能力，顯式加載隱式卸載等。LSDYNA是目前業(yè)界公認的板料成形模擬結(jié)果準確性最好的軟件之一[13]。 DYNAFORM的后處理ETAPOST是ETA公司開發(fā)的一款專門爭對DYNAFORM的后處理軟件。它可以方便用戶直觀地得到求解結(jié)果。用戶可以用云圖顯示板料變形后的應(yīng)力、應(yīng)變信息，材料的厚度分布信息等。用戶可以通過定義任意截面，得到截面上的各種結(jié)果信息。在ETAPOST中新增加的GRAP模塊，使用戶可以利用曲線圖表功能顯示拉深過程中各種參數(shù)隨時間變化的曲線，如界面力的變化、拉延筋阻力的的變化、拉深力曲線等。4 汽車門外板的坯料展開仿真過程設(shè)計 車門外板的結(jié)構(gòu)及加工工藝簡介車門外板是一種平坦的淺拉伸件，材料一般為08AI或合金鋼材，料厚不超過1mm的板材，要求外表面光順平滑，棱線清晰，剛性好。，由于零件成形時凸模表面與毛坯以大平面接觸，由于平面上的拉應(yīng)力很低。材料得不到充分的塑性變形，這對增強零件的剛性不利。在產(chǎn)品a處，為車外觀造型而設(shè)置的裝飾線容易使零件表面邊緣在成形過程中產(chǎn)生表面不平。在產(chǎn)品b處，由于內(nèi)緣翻邊較高(H=20mm)，如果不采取措施而直接翻邊成形，該處零件表面易出現(xiàn)不平；在門扣手C處。由于深度及形狀是決定其周圍表面質(zhì)量的主要因素，且此處在成形過程中材料的變形屬于脹形，如果外界材料的補 車門外輪廓圖充不充分，則零件表面易在此處破裂。在臨近窗口的下部a處，加反拉伸的凹坑，可以吸收多余的材料，有利于制件表面松馳現(xiàn)象的消除。在零件的下部內(nèi)緣翻邊處,若拉伸時材料未充分變形，翻邊后會出現(xiàn)零件表面不平。 綜上所述，汽車外車門成形工藝研究主要是翻邊，翻邊是利用模具把板料上的孔緣或外緣翻成豎邊的沖壓工藝，翻邊工藝可加工形狀較為復(fù)雜且有良好剛體的立體制件，還能在沖壓件上制取與其他零件裝配的部位（如螺紋孔和軸承孔等）.翻邊可以替代某些復(fù)雜零件的拉深工序，改善材料塑性流動以免發(fā)生破裂或起皺。用翻邊代替“先拉深后切底”的方法制取無底零件，可減少加工次數(shù)，并節(jié)省材料?？追叺墓に噮?shù)，翻邊底孔的粗糙度直接影響工件質(zhì)量，如孔邊有毛刺存在，就會導(dǎo)致翻口的破裂。因此，沖壓的方向直接影響翻邊的工藝性。車門外板在沖壓翻邊過程中會出現(xiàn)很多的問題，這將直接影響產(chǎn)品的成型性能，對其翻邊工藝進行成型工藝仿真主要是模擬產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中可能發(fā)生的問題，通過仿真試驗改進生產(chǎn)工藝和模具從而有效的避免不當設(shè)計的發(fā)生，試驗研究的主要內(nèi)容是根據(jù)成型工件在DYNAFORM軟件中成形極限云圖和厚度變化圖以及應(yīng)力分布情況來檢測車門的外觀造型，材料選擇和成形參數(shù)是否合理。然后確定坯料尺寸。 研究的具體方法 建立汽車外門板的幾何模型根據(jù)車門的總體尺寸用三維軟件PRO/E繪制汽車車門外板的模型，車門靠近輪胎部位的沖壓翻邊深度為20mm如圖a部位,車窗及拉手部位如圖b部位的沖壓翻邊深度為5mm,翻邊的方向相同, 所示： 模型繪制完畢后并轉(zhuǎn)換為曲面IGES格式保存, 導(dǎo)入DYNAFORM軟件, 該文件自動識別為當前層,，車門翻邊的a部位自動初步劃分網(wǎng)格，,保存并退出對話框。 圖 IGES格式文件導(dǎo)入后的當前界面 編輯數(shù)據(jù)庫中的零件層 在DYN