【正文】 法,實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用表明這一方法是切實(shí)可行的。因?yàn)橛绊懛呥^(guò)程的因素很多,包括材料的力學(xué)性能、模具與工件之間的摩擦、翻邊高度等,在理論分析中很難建立一個(gè)能全面考慮這些影響的模型,因而只能對(duì)一些簡(jiǎn)單的翻邊零件進(jìn)行分析。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)1965年“有限元”這個(gè)名詞第一次出現(xiàn)，到今天有限元在工程上得到廣泛應(yīng)用，經(jīng)歷了三十多年的發(fā)展歷史，理論和算法都已經(jīng)日趨完善。 國(guó)際上早在60年代初就開(kāi)始投入大量的人力和物力開(kāi)發(fā)有限元分析程序，但真正的CAE軟件是誕生于70年代初期，而近15年則是CAE軟件商品化的發(fā)展階段，CAE開(kāi)發(fā)商為滿(mǎn)足市場(chǎng)需求和適應(yīng)計(jì)算機(jī)硬、軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，在大力推銷(xiāo)其軟件產(chǎn)品的同時(shí)，對(duì)軟件的功能、性能，用戶(hù)界面和前、后處理能力，都進(jìn)行了大幅度的改進(jìn)與擴(kuò)充。目前流行的CAE軟件主要有DYNAFORM、 NASTRAN、ADINA 、ANSYS、ABAQUS、MARC、COSMOS等。近來(lái)又兼并了非線(xiàn)性分析軟件MARC,成為目前世界上規(guī)模最大的有限元分析系統(tǒng)。ADINA非線(xiàn)性有限元分析軟件由著名的有限元專(zhuān)家、[8]教授領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)發(fā)，其單一系統(tǒng)即可進(jìn)行結(jié)構(gòu)、流體、熱的耦合計(jì)算。由于其在非線(xiàn)性求解、流固耦合分析等方面的強(qiáng)大功能，迅速成為有限元分析軟件的后起之秀，現(xiàn)已成為非線(xiàn)性分析計(jì)算的首選軟件?？v觀當(dāng)今國(guó)際上CAE軟件的發(fā)展情況，可以看出有限元分析方法的一些發(fā)展趨勢(shì)：與CAD軟件的無(wú)縫集成，更為強(qiáng)大的網(wǎng)格處理能力，由求解線(xiàn)性問(wèn)題發(fā)展到求解非線(xiàn)性問(wèn)題，由單一結(jié)構(gòu)場(chǎng)求解發(fā)展到耦合場(chǎng)問(wèn)題的求解，程序面向用戶(hù)的開(kāi)放性。為了滿(mǎn)足工程師快捷地解決復(fù)雜工程問(wèn)題的要求，許多商業(yè)化有限元分析軟件都開(kāi)發(fā)了和著名的CAD軟件（例如Pro/ENGINEER、Epigraphic、Solid Edge、Solid Works、IDEAS、Bentley和AutoCAD等）的接口。 更為強(qiáng)大的網(wǎng)格處理能力 有限元法求解問(wèn)題的基本過(guò)程主要包括：分析對(duì)象的離散化、有限元求解、計(jì)算結(jié)果的后處理三部分。自動(dòng)六面體網(wǎng)格劃分是指對(duì)三維實(shí)體模型程序能自動(dòng)的劃分出六面體網(wǎng)格單元，現(xiàn)在大多數(shù)軟件都能采用映射、拖拉、掃略等功能生成六面體單元，但這些功能都只能對(duì)簡(jiǎn)單規(guī)則模型適用，對(duì)于復(fù)雜的三維模型則只能采用自動(dòng)四面體網(wǎng)格劃分技術(shù)生成四面體單元。自適應(yīng)性網(wǎng)格劃分是指在現(xiàn)有網(wǎng)格基礎(chǔ)上，根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果估計(jì)計(jì)算誤差、重新劃分網(wǎng)格和再計(jì)算的一個(gè)循環(huán)過(guò)程。自適應(yīng)網(wǎng)格往往是許多工程問(wèn)題如裂紋擴(kuò)展、薄板成形等大應(yīng)變分析的必要條件。眾所周知，非線(xiàn)性問(wèn)題的求解是很復(fù)雜的，它不僅涉及到很多專(zhuān)門(mén)的數(shù)學(xué)問(wèn)題，還必須掌握一定的理論知識(shí)和求解技巧，學(xué)習(xí)起來(lái)也較為困難。它們的共同特點(diǎn)是具有高效的非線(xiàn)性求解器、豐富而實(shí)用的非線(xiàn)性材料庫(kù)，ADINA還同時(shí)具有隱式和顯式兩種時(shí)間積分方法。而且從理論上也已經(jīng)證明，只要用于離散求解對(duì)象的單元足夠小，所得到的解就可足夠逼近于精確值。例如由于摩擦接觸而產(chǎn)生的熱問(wèn)題，金屬成形時(shí)由于塑性功而產(chǎn)生的熱問(wèn)題,需要結(jié)構(gòu)場(chǎng)和溫度場(chǎng)的有限元分析結(jié)果交叉迭代求解，即\熱力耦合\的問(wèn)題。由于有限元的應(yīng)用越來(lái)越深入，人們關(guān)注的問(wèn)題越來(lái)越復(fù)雜，耦合場(chǎng)的求解必定成為CAE軟件的發(fā)展方向。 關(guān)注有限元的理論發(fā)展，采用最先進(jìn)的算法技術(shù)，擴(kuò)充軟件的能，提高軟件性能以滿(mǎn)足用戶(hù)不斷增長(zhǎng)的需求，是CAE軟件開(kāi)發(fā)商的主攻目標(biāo)，也是其產(chǎn)品持續(xù)占有市場(chǎng)，求得生存和發(fā)展的根本之道[8]。、增厚起皺現(xiàn)象。本課題選用DYNAFORM軟件對(duì)車(chē)門(mén)沖壓成形進(jìn)行數(shù)值模擬，因?yàn)镈YNAFORM對(duì)用戶(hù)的工程背景及理論知識(shí)要求并不高，具有界面友好和方便以及操作流程自動(dòng)的特點(diǎn)。目前在很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，從力學(xué)領(lǐng)域發(fā)展到電磁學(xué)、熱傳導(dǎo)、流體力學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值模擬方法越來(lái)越顯示出巨大的優(yōu)越性。 板料成型有限元模擬的基本方法 數(shù)值模擬方法是建立在塑性成形過(guò)程力學(xué)分析的基礎(chǔ)之上的。這類(lèi)方法一般用來(lái)計(jì)算成形過(guò)程所需的力和能。另一類(lèi)數(shù)值成形方法，其中包括有限差分法，有限元法和邊界元法。有限元法是目前進(jìn)行非線(xiàn)性分析的最強(qiáng)有力的工具，因此也已成為金屬塑性成型過(guò)程模擬的最流行的方法。為此必須做出一些假設(shè)，即把變形中某些過(guò)程理想化，以便于從數(shù)學(xué)上進(jìn)行處理。 (1)忽略變形材料的彈性變形。 (3)材料體積不變。(5)材料的變形流動(dòng)服從LevyMises流動(dòng)法則。過(guò)程可分成兩個(gè)階段：① 形成邊緣的圓柱段前；② 形成邊緣的圓柱段。同樣假設(shè)，邊緣的母線(xiàn)長(zhǎng)度在整個(gè)過(guò)程期間為恒定。在理論分析的基礎(chǔ)上得出了下列關(guān)系式，它可確定變形速度v、應(yīng)變力E變速度 和凸模幾何參數(shù)的相互關(guān)系：對(duì)第一階段: ………………………………對(duì)第二階段：……………..式中 r— — 預(yù)孔半徑H— — 凸模行程r—— 孔邊的流動(dòng)半徑h=(v／)lnrR —— 翻邊后的半徑f —— 描述凸模母線(xiàn)函數(shù)的反函數(shù)圖1所示為用不同形狀端頭的凸模翻孔時(shí)的負(fù)載曲線(xiàn)。圖2所示為對(duì)不同速度條件描述凸模最佳母線(xiàn)的函數(shù)。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(qiáng)大的分析能力與eta／FEMB的流程化前后處理功能結(jié)合起來(lái)。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(guò)程中的不同工序，也可以進(jìn)行多步成形(或多工序加工)分析。DYNAFORM的核心技術(shù)包括以下幾個(gè)方面：①動(dòng)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(zhǔn)則(材料模型)；④接觸判斷算法和網(wǎng)格細(xì)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(guò)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(guò)程。 DYNAFORM前處理 DYNAFORM具有功能豐富的前處理功能。做到從導(dǎo)入幾何模型開(kāi)始到計(jì)算結(jié)果的獲得，無(wú)須用戶(hù)再借助其他工具就可以方便地完成。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(hù)所需的四邊形網(wǎng)格和三角形網(wǎng)格。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(dòng)光順，對(duì)稱(chēng)的定義，法蘭的展開(kāi)，沖壓方向的調(diào)整，內(nèi)部孔洞的自動(dòng)補(bǔ)充，各種復(fù)雜壓料面的產(chǎn)生，壓料面的裁剪，各種工藝補(bǔ)充面的設(shè)計(jì)，拉延筋的設(shè)計(jì)和網(wǎng)格劃分，載荷曲線(xiàn)的定義，模具的定位等一系列功能。最后，DYNAFORM中的BSE模塊，可以幫用戶(hù)快速地設(shè)計(jì)出坯料的形狀，并且根據(jù)用戶(hù)的要求提供各種實(shí)際應(yīng)用中常用到的排樣結(jié)果報(bào)告，做到充分利用材料，提高材料的利用率，節(jié)約成本。LSDYNA是采用顯隱結(jié)合的算法進(jìn)行板料成形模擬的最具有代表性的軟件。同時(shí)LSDYNA近幾年來(lái)加強(qiáng)了隱式算法的開(kāi)發(fā)，并且實(shí)現(xiàn)了顯，隱式無(wú)縫集成的功能，在完成沖壓分析后，自動(dòng)切換到隱式求解器進(jìn)行回彈分析。LSDYNA包括豐富的材料模型和單元模型，用戶(hù)可以根據(jù)實(shí)際沖壓的材料選擇合適的材料模型和單元類(lèi)型。因此，借助LSDYNA強(qiáng)大的求解能力，顯式加載隱式卸載等。 DYNAFORM的后處理ETAPOST是ETA公司開(kāi)發(fā)的一款專(zhuān)門(mén)爭(zhēng)對(duì)DYNAFORM的后處理軟件。用戶(hù)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。在ETAPOST中新增加的GRAP模塊，使用戶(hù)可以利用曲線(xiàn)圖表功能顯示拉深過(guò)程中各種參數(shù)隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)，如界面力的變化、拉延筋阻力的的變化、拉深力曲線(xiàn)等。由于零件成形時(shí)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。在產(chǎn)品a處，為車(chē)外觀造型而設(shè)置的裝飾線(xiàn)容易使零件表面邊緣在成形過(guò)程中產(chǎn)生表面不平。由于深度及形狀是決定其周?chē)砻尜|(zhì)量的主要因素，且此處在成形過(guò)程中材料的變形屬于脹形，如果外界材料的補(bǔ)