第1章 汽车覆盖件冲压成形力学基础 1
1.1 求和约定与δij符号 1
1.1.1 指标符号（指标记号）法 1
1.1.2 求和约定 1
1.1.3 δij符号 2
1.1.4 rijSjk=tik方程 2
1.2 张量 2
1.3 应力分析 3
1.3.1 应力符号的规定 3
1.3.2 点的应力状态 4
1.3.3 主应力和应力张量不变量 4
1.3.4 应力偏张量和应力球张量 5
1.3.5 八面体应力和等效应力 7
1.3.6 应力平衡微分方程 8
1.4 应变分析 8
1.4.1 对数应变 8
1.4.2 应变状态和应变张量 10
1.4.3 塑性变形时的体积不变条件 11
1.4.4 八面体的剪应变 12
1.4.5 应变偏张量和应变球张量 12
1.4.6 等效应变 13
1.4.7 应变增量和应变速率增量 13
1.5 平面应力与平面应变问题 15
1.5.1 平面应力问题 15
1.5.2 平面应变问题 16
1.5.3 汽车覆盖件冲压成形过程中的应力应变状态 17
1.6 基本屈服准则 18
1.6.1 米塞斯（Von.Mises）屈服准则 19
1.6.2 应变硬化材料的屈服准则 20
1.7 塑性变形时的应力应变关系（本构关系） 23
1.7.1 弹性变形时的应力应变关系 23
1.7.2 塑性变形时应力应变关系的特点 24
1.7.3 增量理论 24
1.7.4 全量理论 26
1.7.5 应力应变顺序对应规律 26
1.8 材料的真实应力——应变曲线 27
1.8.1 基于传统拉伸实验方法确定材料的真实应力——应变曲线 27
1.8.2 基于材料参数反求技术确定材料的真实应力——应变曲线及参数 29
1.8.3 真实应力——应变曲线的简化形式及其近似数学表达式 29
第2章 显式有限元方法 30
2.1 基本原理 30
2.1.1 增量运动方程的表述形式与有限元离散方程 30
2.1.2 本构关系 32
2.1.3 单元理论 33
2.1.4 接触界面的处理 34
2.1.5 增量运动方程求解应采用的积分格式 34
2.2 中心差分法 34
2.3 中心差分法的稳定性 36
2.4 高斯求积法的应用 38
2.5 网格密度、形状与位置 41
2.6 单元尺寸控制 42
2.7 单元公式的选择 44
2.8 沙漏 46
2.8.1 沙漏特征及控制途径 46
2.8.2 前置参数法沙漏控制理论 47
2.9 单元的质量矩阵 49
2.10应力更新方法 50
第3章 材料模型 52
3.1 汽车覆盖件常用材料 52
3.1.1 高强度热轧钢板 53
3.1.2 铝镇静钢板 53
3.1.3 超深冲IF冷轧钢板 54
3.1.4 镀锌钢板 55
3.1.5 复合钢板 56
3.2 材料的冲压成形性能 56
3.2.1 冲压成形的分类 56
3.2.2 材料的冲压成形性能概述 57
3.2.3 影响材料成形性能的因素 58
3.2.4 材料的成形极限图 62
3.2.5 确定FLD的方法 64
3.3 汽车覆盖件冲压成形CAE分析常用材料模型 69
3.3.1 刚体材料模型 69
3.3.2 幂指数塑性材料模型 70
3.3.3 分段线性材料模型 71
3.3.4 厚向异性弹塑性材料模型 73
3.3.5 带FLD的厚向异性弹塑性材料模型 75
3.3.6 3参数Barlat材料模型 76
3.3.7 材料模型输入参数的例子 79
3.3.8 3参数Barlat材料模型输入参数的详细说明 81
第4章 壳单元公式 84
4.1 BELYTSCHKO-LIN-TSAY壳单元 84
4.1.1 同转坐标系 84
4.1.2 速度应变——位移关系 85
4.1.3 合应力和节 点力 86
4.1.4 改进的BT单元——Belytschko-Wong-Chiang单元 87
4.2 C°三角形壳单元 88
4.2.1 同转坐标系 88
4.2.2 速度——应变关系 89
4.2.3 合应力和节 点力 91
4.3 HUGHES-LIU壳单元 91
4.3.1 单元的几何描述 92
4.3.2 位移场 93
4.3.3 全阶积分的Hughes-Liu壳单元 97
第5章 接触处理 99
5.1 汽车覆盖件冲压成形接触界面处理概况 99
5.1.1 接触的单向处理 100
5.1.2 接触的双向处理 102
5.1.3 接触搜寻策略 102
5.1.4 定义接触界面时的注意事项 104
5.1.5 接触参数的定义方法 104
5.2 汽车覆盖件冲压成形分析中接触搜寻的常用方法 104
5.2.1 增量搜寻方法 104
5.2.2 桶式分类搜寻法 107
5.3 汽车覆盖件冲压成形分析中接触力的常用计算方法 111
5.3.1 接触刚度计算 111
5.3.2 基于罚参数法接触刚度的接触力的计算 113
5.3.3 接触参数计算结果的输出 114
第6章 摩擦特性 116
6.1 摩擦的分类 116
6.1.1 干摩擦 116
6.1.2 边界摩擦 116
6.1.3 流体摩擦 117
6.2 摩擦机理学说 117
6.2.1 表面凹凸学说 118
6.2.2 分子吸附学说 118
6.2.3 粘着理论 118
6.3 汽车覆盖件冲压成形中的摩擦特性 119
6.4 摩擦力的数值计算方法 119
第7章 冲压过程分析 121
7.1 汽车覆盖件冲压成形冲压方式及常用术语 121
7.1.1 汽车覆盖件冲压成形的冲压方式 121
7.1.2 汽车覆盖件冲压成形中的常用术语 123
7.2 汽车覆盖件冲压成形中存在的主要问题及对策 124
7.2.1 拉裂 124
7.2.2 变薄 125
7.2.3 滑移线 126
7.2.4 起皱 126
7.2.5 回弹 128
7.3 汽车覆盖件冲压成形常用CAE分析软件 129
7.4 IS-DYNA用于汽车覆盖件冲压成形CAE分析的方法 132
7.4.1 汽车覆盖件冲压成形CAE分析的单位制 132
7.4.2 IS-DYNA的关键词输入文件 132
7.5 冲压成形CAE分析实例 166
第8章 关键因素对冲压成形结果的影响 184
8.1 模具间隙的影响 184
8.1.1 模具间隙不宜过大 184
8.1.2 模具间隙也不宜过小 187
8.2 坯料初始形状的影响 194
8.3 摩擦特性的影响 196
8.3.1 坯料与凸模及压边圈之间的摩擦状态变化情况 196
8.3.2 坯料与凹模之间的摩擦状态变化情况 199
8.3.3 各接触界面之间的摩擦状态同步变化情况 203
8.4 壳单元公式的影响 205
8.4.1 第16号壳单元公式适合有回弹量计算的分析 205
8.4.2 法向方向3点积分第2号壳单元公式适合单纯的冲压过程分析 208
8.5 材料模型的影响 211
8.6 力函数模拟拉延筋作用的影响 216
8.7 模具网格密度的影响 218
8.8 压边力的影响 222
8.9 坯料是否采用网格自适应技术的影响 228
8.10 采用自适应技术时网格初始形状的影响 229
第9章 回弹分析 233
9.1 回弹分析中的平衡迭代方法 233
9.1.1 迭代方法概述 233
9.1.2 修正的牛顿法 234
9.1.3 拟牛顿方法 237
9.1.4 迭代方法中的线性搜索 239
9.2 “SEAMLESS”回弹分析方法 239
9.3 “DYNAIN”回弹分析方法 240
9.3.1 获取DYNAIN文件 241
9.3.2 冲压件的裁剪 241
9.3.3 网格粗化 242
9.3.4 形成回弹分析的IS-DYNA关键词输入文件 243
9.3.5 执行回弹分析与回弹结果后处理 251
9.4 “DYNAIN”回弹分析方法应用实例 252
参考文献 274