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。     

遗传算法在覆盖件拉延筋参数优化中的应用

指出拉延筋几何参数（拉筋高度，拉筋圆角）是影响拉延筋阻力的主要因素。提出在拉延成形中，拉延筋，凹模圆角参数设计需满足拉延筋各几何参数间的约束，筋参数变化约束以及“协同变化”原则，将遗传算法应用于拉延筋几何参数的优化设计，并用实例验证。     

板料成形拉延筋拉延阻力和变形的有限元预测

利用有限元MSC.MARC软件,通过建立试验钢板的拉延筋模型,对其拉延过程进行了模拟,得到了板料被拉延筋夹持后移动过程的应力和板料厚度的分布。并且通过提取板料的节点,得出其节点力,把所有节点力相加即得到拉延阻力。     

等效拉延筋模型及其在板料成形数值模拟中的应用

讨论等效拉延筋的建模方法、常用模型及其在板料成形数值模拟中的应用情况,并指出研究中仍存在的问题及今后的发展方向。     

一种等效拉延筋模型的建立及实现

将塑性变形中板料的拉弯理论与虚功原理相结合，在充分考虑板料流过拉延筋时塑性变形特点的基础上，建立了一种用于预测板料流过实际拉延筋时所承受约束力的等效拉延筋模型。该模型考虑了材料的各向异性、加工硬化特性及包辛格效应的影响。通过对样例零件在DYNAFORM中的仿真分析，将该等效拉延筋模型与DYNAFORM系统所预测的拉延筋约束力的仿真效果进行了比较，验证了该模型的合理性与有效性。     

Kriging模型并行加点策略的多目标优化方法

针对复杂机械装备多学科多目标优化设计成本高、周期长等问题,提出一种近似模型与并行加点策略相结合的多目标优化方法。基于Kriging模型,将添加更新样本点定义为同时考虑Pareto最优解和预测误差的动态多目标优化问题,应用改进NSGA-II优化算法和极大极小距离准则,确定最优的并行更新样本点,在提高Kriging模型精度的同时实现多目标优化。测试函数验证和实例结果表明,该方法可有效提高复杂系统多目标优化效率,同时获得收敛性和分散性俱佳的Pareto最优解。     

改进的等效拉延筋阻力模型及其应用

提出了一种改进的等效拉延筋阻力模型，采用三维有限元分析方法对客货箱右／左后门柱内板连接板的拉延成形工序进行模具设计和毛坯几何形状的优化。结合改进的等效拉延筋阻力模型，采用非线性约束优化算法对拉延筋结构进行了优化设计。根据有限元分析和优化设计结果进行实冲实验可得到质量良好的覆盖件产品，并且其典型截面的厚度分布与实验结果吻合良好，证明了改进的等效拉延筋阻力模型能准确反映板料通过拉延筋时的摩擦和弯曲阻力。     

基于水平集理论和Kriging模型的镁合金差温成形伪拉延筋设计及优化

压边圈结构对改善差温成形中压边圈摩擦、传热及材料的流动阻力起着重要的作用。利用水平集理论和Kriging模型,对镁合金差温成形中的压边圈结构进行优化,提出一种伪拉延筋。以NUMISHEET2011十字杯形件为研究对象,建立相应的热力耦合模型,利用相关的试验数据,对有限元模型进行验证。基于一步法理论反求影响镁合金成形件质量的压边圈关键区域,并对该区域进行了重新离散化及处理。以部分节点坐标为设计变量,以随机水平集值为目标,建立压边圈的Kriging水平集模型。利用初始水平集阈值,对伪拉延筋进行设计。利用拉丁超立方对水平集阈值、凸模温度和凹模温度进行抽样,获得伪拉延筋样本。基于镁合金差温成形热力耦合模型,对相应的样本进行有限元仿真分析,获得镁合金成形件的成形质量,建立水平集阈值与质量之间的Kriging模型。利用粒子群算法,对该Kriging模型进行优化,获得最佳水平集阈值,实现伪拉延筋的优化。利用最优伪拉延筋,进行相应的差温成形分析。研究表明,基于水平集理论和Kriging模型,优化伪拉延筋能有效地提高成形件的减薄率均匀性。该方法为压边圈设计提供一种有益的指导。     

两种求拉延筋约束阻力方法的对比研究

分别用两种解析模型研究了等效拉延筋约束力的计算过程，一是基于能量原理的改进Stoughton模型，二是对李东升等提出的直接法解析模型进行改进。同时对两种模型的基本假定进行了调整和补充，使两种方法的前提条件一致，并编制程序计算了在相同变化条件下的约束力，根据两组结果数据的对比及部分数据与实验结果的比较，从实验与计算两方面证明了用解析方法模拟等效拉延筋约束力的可行性。     

一种基于反求参数的拉延筋解析模型

建立了考虑板料中性层偏移、包辛格效应等因素的拉延筋解析模型。材料本构关系采用弹塑性幂次强化，利用平面应变假设来求解拉延筋阻力。验证了此模型的有效性后，采用改进的小种群遗传算法，通过拟合Nine的试验值，反求出中性层的偏移量、包辛格效应产生的应力降低率，并应用到拉延筋解析模型中，得到一个更为准确的拉延筋解析模型。     

拉延筋计算模型在数值模拟中的应用与比较

在模拟软件Dynaform中,将文献[3]中建立的拉延筋阻力计算模型作为等效拉延筋使用,模拟分析了表盘座某部件的成形.分析结果表明,在分析起皱、破裂等成形问题时,文中建立的拉延筋阻力计算模型比使用Dynaform自带等效拉延筋更接近使用真实拉延筋模拟的结果.     

拉延筋对回弹的影响机理研究

采用拉延筋影响试验、平板拉伸试验,研究了板料过拉延筋后几何参数和材料参数的变化情况,结合翻边回弹试验和回弹一维分析方法,研究了拉延筋对回弹的影响机理。研究表明,板料过拉延筋后板内的残余应力和材料的硬化是影响回弹的关键因素;等效拉延筋模型即使能提供准确的拉延阻力,一般也难以满足精确计算回弹的要求。     

基于近似模型的拉延筋几何参数反求

引入响应面方法和遗传算法建立基于近似模型的拉延筋几何参数反求方法。首先以等效拉延阻力为设计变量，通过均匀拉丁方试验设计方法提取适当的设计参数样本构造响应面近似模型，并不断优化响应面模型，获取最优等效拉延阻力；然后以最优等效拉延阻力为约束条件，结合等效拉延阻力计算和小种群遗传算法反求拉延筋几何参数。整个反求过程采用等效拉延筋有限元模型进行仿真计算，避免有限元模型的网格重划分及由真实拉延筋模型引入的计算效率问题。数值算例表明，基于近似模型的拉延筋几何参数反求方法可在设计兴趣域内快速寻优，有助于加快模具设计进程，降低生产成本。     

拉延筋布置对某汽车零件拉深成形质量的影响

在汽车零件的成形过程中,拉延筋的方式和布置方案对零件的拉深成形质量有重要影响。本文以有限元模拟软件AutoForm为平台,以某型号汽车结构件为例,分别研究了拉深成形过程中等效拉延筋、真实拉延筋两种布置方式对零件成形质量的影响,通过对比分析模拟结果,最终确定了两种方式下满足零件成形质量的拉延筋布置方案。     

镍涂层复合板拉延过程的数值模拟

采用有限元动力显式算法模拟了电沉积镍涂层复合板的拉延成形过程,得到了涂层与基体的应力应变场,计算结果和其他方法及试验进行了一定的比较。涂层与基体采用Belytschko-W ong-Ch iang四节点壳单元,模具与压边圈采用刚体壳单元。基体采用随动强化模型,涂层与基体结合界面采用固连断开接触。对该材料的拉延模拟计算表明,该涂层与基体在拉延成形过程中不会出现界面失效,但涂层在拉延过程中的应力变化比基体复杂,且涂层的等效塑性应变与基体相差较大,说明涂层的拉延过程比基体复杂。计算出的冲压力曲线可供拉延工艺参考。     

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。     

基于灰色理论和GA-BP的拉延筋参数反求

采用灰色关联分析对影响拉延筋阻力的因子进行分析,获得主要的影响因子.利用拉丁超立方试验设计方法对主要因子进行取样,利用DYNAFORM软件对方盒件成形进行仿真,得到样本数据.以成形件中的减薄、增厚和主应变为输入,以拉延筋几何参数为输出,建立拉延筋参数的反求模型.利用遗传算法优化反向传播(Back propagation,BP)网络权值,通过与单纯使用BP进行映射得出的几何参数预测值进行比较,该模型的精度得到很大提高,表明基于遗传算法(Genetic algorithm,GA)优化的BP神经网络的模型能极大提高预测能力.基于GA-BP模型,以拉延筋几何参数为输入,增厚为输出目标,利用训练好的优化权值,获得拉延筋几何参数与成形件增厚的非线性映射关系式,并再次利用遗传算法对其优化,获得最佳的拉延筋几何参数.通过比较优化前后的数值仿真结果,优化后的拉延筋能极大地提高板料成形性能.     

汽车后桥横梁拉延工艺优化与回弹分析

针对汽车轻量化趋势,对某汽车后桥横梁的拉延成形和回弹问题进行了有限元数值模拟研究.首先建立零件的拉延模型,从冲压方向、工艺补充面、压料面、坯料初始形状等方面进行设计分析.利用Dynaform实现零件的成形和回弹模拟,重点对拉延筋的布置进行优化.通过对成形效果的比较,最终得到合理的拉延模型设计.     

等效拉延筋在板料成形毛坯设计中的应用研究

研究了等效拉延筋在板料成形毛坯设计中的应用,提出利用反向方法结合等效拉延筋进行毛坯设计的设计思想。并通过实例的研究表明设计的毛坯是合理的,同时也表明结合等效拉延筋的毛坯设计方法可以用于大型覆盖件的毛坯设计。     

汽车覆盖件成形中拉延筋的设计与数值模拟

汽车覆盖件冲压成形中容易出现未充分变形、起皱、变薄、拉裂等缺陷。为了提高成形质量,通常在模具上设置拉延筋来控制坯料的流动,从而提高成形质量。在有限元模拟仿真中,为了简化网格划分,减少计算时间,通常采用等效拉延筋,因此给出了等效拉延筋的拉延阻力和最小压边力计算模型。使用有限元分析软件Autoform模拟了某汽车覆盖件的拉延成形,并通过改变拉延筋的几何尺寸,改善了拉延成形工艺,缩短了模具的开发周期,降低了设计成本。