车身覆盖件冲压成形仿真PDF电子书下载

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