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目录1

序1

前言1

主要符号表1

第1章 绪论1

1.1 板料成形仿真技术的发展1

1.1.1 有限元技术的发展1

1.1.2 板料成形有限元分析的发展2

1.1.3 NUMISHEET标准考题的发展5

1.1.4 板料成形有限元仿真关键技术的发展8

1.2 板料成形有限元仿真软件的分类16

1.3 板料成形有限元仿真技术在车身覆盖件冲压成形中的应用18

1.4 板料成形有限元仿真面临的主要问题22

参考文献24

第2章 冲压成形有限元仿真理论32

2.1 概述32

2.2.1 物体运动坐标描述33

2.2 基于变分原理和虚位移原理的非线性有限单元列式33

2.2.2 非线性有限元列式描述34

2.2.3 有限元控制方程的离散形式36

2.3 几何非线性分析中应变和应力描述38

2.3.1 应变的度量39

2.3.2 应力的度量44

2.3.3 计算构形的选择47

2.4 非线性弹塑性材料的本构关系48

2.4.1 屈服准则49

2.4.2 塑性硬化模型52

2.4.3 流动法则54

2.4.4 von Mises屈服准则下的本构方程55

2.4.5 弹塑性矩阵的广义形式57

2.4.6 Hill屈服准则下的本构关系59

2.4.7 Barlat屈服准则下的本构关系60

2.5 板壳成形单元模型62

2.5.1 基本板壳理论62

2.5.2 经典板壳单元模型64

2.6 有限元控制方程的求解72

2.6.1 有限元控制方程的显式积分算法73

2.6.2 积分算法的稳定条件76

2.6.3 有限元控制方程的时间积分流程77

2.7 冲压成形有限元分析中接触问题的处理78

2.7.1 接触问题的力学模型78

2.7.2 考虑接触的有限元方程列式79

2.7.3 基于罚函数法和库仑摩擦理论的接触问题处理方法80

2.7.4 仿真中对摩擦的处理84

参考文献85

第3章 冲压成形三维仿真分析系统89

3.1 冲压成形CAE系统概况89

3.2 三维仿真分析系统的体系结构90

3.2.1 计算机软硬件平台90

3.2.2 体系结构中的关键环节92

3.3 仿真分析模型的建立93

3.3.1 CAD模型的建立93

3.3.2 有限元模型的建立98

3.4.1 成形过程中数值参数分析101

3.4 仿真分析中的关键问题101

3.4.2 材料和工艺参数的选取106

3.5 仿真结果的处理109

参考文献111

第4章 车身覆盖件冲压成形试验研究114

4.1 车身覆盖件板料成形性能试验研究114

4.2 汽车板成形性能指数118

4.2.1 汽车板的本征试验118

4.2.2 几种汽车板料成形性能的分析121

4.3.1 常用的试验分析方法123

4.3 覆盖件成形中的试验分析方法123

4.3.2 网格分析法125

4.4 汽车板成形性能试验方法与评定128

4.4.1 汽车板的模拟试验128

4.4.2 成形极限图132

4.5 冲压成形中摩擦的试验评定135

4.6 实验分析方法在覆盖件冲压成形质量控制中的应用实例138

4.6.1 网格分析技术在提高覆盖件冲压质量中的应用138

4.6.2 Santana 2000型轿车侧框拉深成形试验研究140

参考文献147

第5章 拉深筋优化设计方法研究150

5.1 拉深筋概述150

5.2 拉深筋的力学模型154

5.2.1 拉深筋几何模型154

5.2.2 等效拉深筋阻力模型155

5.2.3 一种改进的等效拉深筋阻力模型160

5.3 拉深筋优化设计166

5.3.1 等效拉深筋的优化设计166

5.3.2 改进的等效拉深筋的混合优化算法167

5.3.3 等效拉深筋设计方法170

5.4 拉深筋优化设计实例177

5.4.1 盒形件数值模拟中的拉深筋优化设计177

5.4.2 拉深筋设计优化方法在车身覆盖件中的应用192

参考文献201

第6章 基于压边力控制的板料成形分析204

6.1 变压边力压力机和压边圈结构204

6.1.1 变压边力压力机204

6.1.2 压边圈结构设计207

6.2 压边力对成形性能的影响212

6.2.1 随时间变化的压边力对成形性能的影响212

6.2.2 随位置变化的压边力对成形性能的影响215

6.3 板料变压边力成形过程应变路径变化规律研究216

6.3.1 随时间变化压边力对应变路径的影响217

6.3.2 随位置变化压边力对应变路径的影响218

6.4 变压边力对板料成形极限的影响220

6.5 基于数值模拟的变压边力优化设计222

6.6 基于自适应响应面法的变压边力优化设计224

参考文献237

第7章 基于反向模拟的毛坯外形设计240

7.1 引言240

7.2 毛坯设计的常用方法240

7.2.1 滑移线法240

7.2.2 比拟法241

7.2.3 试错法243

7.3 毛坯设计的反向模拟法245

7.3.1 反向模拟法的基本原理245

7.2.4 几何映射法245

7.3.2 反向模拟在毛坯设计中的几个关键问题247

7.3.3 反向模拟有限元程序的实现251

7.4 设计实例252

参考文献261

第8章 冲压仿真中的回弹分析263

8.1 回弹与回弹机理263

8.1.1 汽车零件的变形及其回弹263

8.1.2 回弹的力学机理268

8.1.3 回弹的影响因素272

8.2 回弹计算273

8.2.1 回弹的常用计算方法273

8.2.2 回弹计算的有限元法276

8.3 大弯曲冲压件回弹控制方法281

8.3.1 U形件的回弹控制方法281

8.3.2 基于变压边力的大弯曲件回弹控制285

8.3.3 仪表板支架回弹控制实例295

8.4.1 典型零件控制回弹变形的模具设计300

8.4 小曲率冲压件回弹控制与补偿方法初探300

8.4.2 基于回弹预测的小曲率件模具型面设计304

参考文献310

第9章 冲压成形仿真的工程应用315

9.1 产品的可制造性分析315

9.1.1 可制造性分析简介315

9.1.2 可制造性分析的建模316

9.1.3 可制造性分析典型实例317

9.2.2　敏感性分析的基本步骤324

9.2.1　敏感性分析324

9.2　冲压成形敏感因素分析324

9.2.3　敏感性分析实例328

9.3　冲压成形故障诊断——横向导臂的开裂分析330

9.3.1　问题描述330

9.3.2　横向导臂开裂分析331

9.4　拉深模型面设计338

9.4.1　覆盖件拉深模型面设计概述338

9.4.2　基于有限元仿真的拉深成形度分析341

参考文献351