基于有限元逆算法的板料成形模拟拉深筋的灵敏度优化

基于有限元逆算法和灵敏度优化的BFGS （Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno）算法，提出一种以成形极限曲线和起皱极限曲线作为目标函数，优化拉深成形中的拉深筋位置和大小的拉深筋灵敏度优化算法。优化算法综合考虑冲压件成形过程中起皱和破裂对成形性的影响因素，比只考虑板厚变化更能准确地反映板料的成形性，而且基于逆算法的灵敏度优化算法计算速度很快，可以应用于大型复杂冲压件的工艺参数优化过程模拟。通过两个典型的零件验证了该算法的优化结果符合实际工艺。     

等效拉深筋精细数值化模型与起皱模拟应用

提出一种等效拉深筋精细数值化模型。根据拉深筋与弹簧的作用效果相似的特点,在板料冲压成形动力显式算法中采用弹簧单元处理等效拉深筋模型,实时、同步地反映等效拉深筋模型的被动作用效果,能更准确地模拟冲压成形过程中板料的流动规律。实际汽车覆盖件实验结果表明,等效拉深筋精细数值化模型能够准确模拟拉延成形过程中局部起皱的产生、发展和最终起皱的形貌。     

基于Autoform的轿车引擎盖板冲压成形仿真的研究

介绍了轿车引擎盖零件冲压成形仿真的研究背景,详细论述了板料冲压成形数值模拟的理论和主要步骤.以典型轿车引擎覆盖件为研究对象,以三维成形分析软件Autoform为平台,研究了板科与凸模、凹模的摩擦、压边力、拉深筋等因素对成形性能的影响.通过Autoform的成形仿真预测板料成形过程中减薄、拉裂、起皱等缺陷,分析产生缺陷的原因,进而优化板料成形工艺参数.     

用数值模拟TRIP600汽车前翼子板成形研究

对使用新型高强度相变诱导塑性(TRIP)钢板拉深成形的某轿车翼子板进行研究,针对零件的拉深成形工艺,采用有限元模拟对成形过程进行仿真,通过分析定性地判断成形件的危险区域,并通过调整压边力、拉深筋的布置以及板料的形状等,定量地获得拉深成形过程中的工艺参数,实现了拉深成形工艺的优化,并最终得到合格的拉深件制品,为实际生产提供指导。     

多目标质量的覆盖件成形工艺参数优化

覆盖件冲压是复杂的塑性变形过程,成形工艺参数较多,难以精确地建立工艺参数与成形质量之间的关系。选取优化合理的工艺参数匹配是保证无破裂、无起皱和板料厚度均匀分布等成形质量的关键。通过将压边力、拉深筋高度、凸筋圆角半径、凹筋圆角半径、摩擦因数作为自变量的条件下,以正交试验为设计方案,模拟轮包覆盖件成形,获得成形质量目标破裂、起皱、厚度最大变薄率的数据。通过层次分析法计算多质量目标的权重,利用灰色系统理论,分别计算成形质量对理想单目标值的关联系数和多目标函数的关联度,进一步计算获得各成形工艺参数的平均关联度,用优化的工艺参数进行有限元模拟验证,最终指导设计、试模,板料冲压结果表明成形的质量明显提高。     

基于多目标遗传算法优化板料拉深成形工艺参数

利用人工神经网络构建了板料拉深成形的目标函数模型,建立了板料拉深成形工艺参数和性能评价指标之间的映射关系.以多种工艺参数(压边力、摩擦因数等)作为优化变量,多种成形缺陷(起皱、破裂等)作为优化目标,结合多目标遗传算法和数值模拟,建立了板料拉深成形工艺参数的优化设计模型,大大提高了优化的效率.以油底壳下盖为例,对其拉深成形工艺参数进行了优化,通过对优化结果进行数值模拟可以看出,该优化参数完全避免了各种缺陷的产生,这说明该优化算法具有较好的优化结果.     

基于板料后续性能的拉深筋结构参数试验研究

布置结构合理的拉深筋,可以有效地提高零件的成形质量.为制定合理的拉深筋结构设计原则,以拉深筋阻力和通过拉深筋后板料的后续成形性能为试验指标,就半圆形拉深筋结构参数对各试验指标的影响进行正交试验研究,讨论拉深筋结构对板料后续性能的影响,分析拉深筋阻力与板料后续性能的关系.研究结果表明,不同的拉深筋结构参数组合,对板料可能产生相近的阻力效果,但是后续性能却不一定相同;在拉深筋结构参数中,筋圆角半径R对拉深筋阻力及板料后续性能的影响最显著,凹槽圆角半径r1、r2的影响最弱,而且程度相当.在此基础上,根据试验数据及分析结果给出综合考虑拉深筋阻力和板料后续成形性能的拉深筋结构参数的设计原则,此原则依据拉深件的成形深度来设计拉深筋参数,对大型覆盖件拉深模具的设计具有积极的指导作用.     

基于经验知识的覆盖件成形过程数值模拟与参数优化

对奥拓轿车翼子板成形过程进行了数值模拟与参数优化。基于经验知识,采用相似学理论,确定了覆盖件结构要素,建立了事例检索库。通过事例检索,设定了工艺补充面形状、拉延筋排布位置以及冲压方向等工艺参数;通过数值模拟方法动态显示了板料成形过程的网格变形、应力及应变分布、厚度变化及其与FLD的比较;通过参数优化,确定了压边力大小与拉深筋的形状;设计加工出了试验模具,完成了奥拓轿车翼子板成形试验。试验结果表明:基于经验知识的覆盖件成形过程数值模拟与参数优化能够用于指导实际生产。研究工作缩短了生产周期,节省了原材料消耗。     

拉深孔成形的工艺参数优化与实验研究

为了探讨拉深孔成形技术对提高板料成形性能的有效性，以圆筒形件为研究对象，研究了拉深孔成形条件下的成形性能。采用数值模拟、人工神经网络和遗传算法进行板材成形工艺参数优化，得到了最优化的压边力和拉深孔相对密度等拉深工艺参数。根据优化后的结果设计并完成了相关的工艺实验，取得了与有限元模拟相一致的结果，证明了拉深孔成形技术是一种提高板材成形性能的行之有效的方法。     

冲压成形模拟过程中的工艺切口算法及应用

针对板料成形模拟过程中的工艺切口问题,提出了网格自适应加密与减密技术的工艺切口算法。算法采用向前推进方式对切边线经过的单元进行网格调整,通过网格映射方法完成新旧单元体系下物理量信息传递。将算法集成到基于动力显式算法的FASTAMP软件中,模拟实际生产的汽车覆盖件成形过程,优化工艺切口时的模具行程、切口的大小、位置和形状等。将工艺切口方案应用于实际拉深成形中,其成形结果不仅验证了数值模拟结果的准确性,同时也证明了工艺切口算法的实用性。     

基于Dynaform对拉延筋在板材拉深中的应用研究

板材冲压工艺应用十分广泛,如何提高板材在拉深工艺中的成形质量,是从事冲压的技术人员和研究人员一直关注的热点问题。在板材拉深成形控制中设置拉延筋是既经济灵活又广泛运用的方法。在参考国内外资料的基础上,应用CAE中的专用分析软件Dynaform分别模拟了有拉延筋和无拉延筋存在的板材拉深成形过程,并对各自的数值模拟的结果进行对比分析,得出了拉延筋可以更有效地提高拉延件的成形质量的结论。     

等效拉延筋模型在板料成形数值模拟中的具体实现

在板料成形中,为有效控制材料的流动经常需要设置拉延筋。综合权衡数值模拟的效率和精度,通常采用等效拉延筋代替实际拉延筋。论述了等效拉延筋模型的实现。首先提出了一种新的拉延筋接触搜索算法,然后具体说明了节点拉延筋约束阻力、塑性厚向应变的施加方案。利用自主开发的汽车覆盖件冲压成形模拟软件SheetForm模拟了方形件的成形过程,证明了该模型的可行性。     

Analysis of drawbead process by static-explicit finite element method

The problem analyzed here is a sheet metal forming process which requires a drawbead. The drawbead provides the sheet metal enough tension to be deformed plastically along the punch face and consequently, ensures a proper shape of final products by fixing the sheet to the die. Therefore, the optimum design of drawbead is indispensable in obtaining the desired formability. A static-explicit Finite element analysis is carried out to provide a perspective tool for designing the drawbead. The finite element formulation is constructed from static equilibrium equation and takes into account the boundary condition that involves a proper contact condition. The deformation behavior of sheet material is formulated by the elastic-plastic constitutive equation. The finite element formulation has been solved based on an existing method that is called the static-explicit method. The main features of the static-explicit method are first that there is no convergence problem. Second, the problem of contact and friction is easily solved by application of very small time interval. During the analysis of drawbead processes, the strain distribution and the drawing force on drawbead can be analyzed. And the effects of bead shape and number of beads on sheet forming processes were investigated. The results of the static explicit analysis of drawbead processes show no convergence problem and comparatively accurate results even though severe high geometric and contact-friction nonlinearity. Moreover, the computational results of a static-explicit finite element analysis can supply very valuable information for designing the drawbead process in which the defects of final sheet product can be removed.     

Optimization of drawbead restraining forces and drawbead design in sheet metal forming process

This paper presents an optimization procedure of drawbead restraining forces in order to improve the sheet metal formability in deep drawing process. A simplified finite element method called inverse approach (IA) has been developed for sheet forming analysis with the consideration of the drawbead restraining forces. This IA is combined with a mathematical programming algorithm to optimize the restraining forces and then to design the drawbeads. The obtained optimization procedure is very efficient due to the simplified assumptions of the IA and the analytical sensitivity analysis. The Square cup of Numisheet’93 and the Renault Twingo dashpot cup are presented to demonstrate the usefulness of the proposed optimization procedure for industrial applications. Verifications of the obtained results have been carried out using a precise incremental commercial code OPTRIS^TM based on explicit dynamic approach to show the effectiveness of our approach.     

确定拉延筋约束阻力的一种数值模拟方法

利用率形式的虚功原理和考虑弯曲影响的 Mindlin曲壳单元 ,根据塑性变形体积不可压缩的假设 ,将大变形弹塑性有限元应用于板料成形过程中 ,建立了接触摩擦模型。在此基础上 ,利用自行开发的软件 Sheet Form模拟板料流经拉延筋的过程 ,确定板料成形数值模拟中建立等效拉延筋模型需要的拉延筋约束阻力、塑性厚向应变和最小压边力 3个边界条件 ,并与Nine等人的实验结果进行对比 ,证明了该方法的有效性     

覆盖件冲压仿真参数化建模方法

针对在覆盖件冲压成形领域对快速、自动化的有限元网格建模方法的迫切需求,提出一种快速的汽车覆盖件冲压仿真建模的思路与方法.将覆盖件冲压工艺设计与冲压成形仿真前处理集成,使用散乱三角面片模型,在自主开发的CAE前处理软件中,进行参数化的工艺补充面和压料面设计.模型的网格剖分与冲压工艺设计同时进行,自动生成整套模具的网格模型供冲压仿真计算.为了真实地模拟板料网格的流动,提出了参数化的真实拉深筋的模型建模方法和板料网格的预细分方法.完成了相关软件的开发.多个汽车覆盖件冲压工艺设计和冲压仿真计算实例说明了该方法的有效性.     

冲压件成形计算机模拟工艺参数优化方法研究

分析了常规有限元金属板料成形模拟的不足，提出了参数化有限元分析的概念，在对人工神经网络、遗传算法进行深入分析研究的基础上，采用参数化有限元分析方法进行分析，得到了训练样本。提出了采用人工神经网络技术建立冲压件成形多参数映射关系模型，采用遗传算法进行多参数组合优化，实现冲压件成形计算机模拟工艺参数优化的方法。实际应用结果表明，优化结果与试验结果基本吻合，该优化方案实用可行。     

真实拉延筋参数化建模及其在薄板冲压仿真中的应用

提出一种参数化的拉延筋网格模型建模方法,在自主开发的有限元前处理软件中,建立了具有真实几何尺寸的半圆形、三角形拉延筋和拉深槛的网格模型,并提供了灵活的拉延筋布置手段。提出一种改进的全四边形网格加密方法,对成形过程中将会流过拉延筋区域的板料网格,以及可能与模具上曲率变化大的区域相接触的板料网格进行加密操作,以满足网格的适应性要求。提出一系列的网格拓扑清理模版,对加密后的网格进行拓扑清理操作,有效地提高了板料网格的质量。大量的算例证明所提出方法具有较高的精度和较强的工程实用性。     

汽车覆盖件冲压成形仿真的研究及其工程应用

拉延是板料冲压成NAFORM建立有限元冲压仿真系统,对板料拉延成形过程进行了研究.结果表明,坯料形状、压边力大小和拉延筋布置是影响板料拉延成形的关键因素;典型仿真范例验证了研究结果的可靠性,并从成形极限图(FLD)上进行了工艺方案的改进.