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1、羅亞軍等 板料成形中的有限元數(shù)值模擬技術(shù)1·綜 述·板料成形中的有限元數(shù)值模擬技術(shù)羅亞軍,楊曦,何丹農(nóng),張永清(上海交通大學(xué)模具CAD國家工程研究中心,上?！?00030)[摘要]綜述了板料成形中有限元數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展及我國目前板料成形數(shù)值模擬技術(shù)的研究和應(yīng)用水平。論述了美、日等發(fā)達(dá)國家在汽車覆蓋件模擬方面取得的進(jìn)展,指出了今后的研究方向。關(guān)鍵詞:板料成形;有限元;數(shù)值模擬中圖分類號:TG30;O242.21 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1000-8446(2000)06-0001-03FiniteElementSimul
2、ationofSheetMetalFormingProcessesLUOYa-jun,YANGXi,HEDan-nong,ZHANGYong-qing(ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200030,China)Abstract:Theadvancesoffiniteelementsimulationandresearch&applicationlevelofsimulationinsheetmetalforminginourcountryarereviewed.Applications
3、offiniteelementfimulationontheautomobilepanelindevelopedcountriesarediscussed.Thefutureresearchtreadsareoutlined.Keywords:sheetmetalforming;finiteelementmethod;numericalsimulation 板料成形是一種復(fù)雜的力學(xué)過程,它包含幾何非線應(yīng)力、應(yīng)變分布,成形過程所需要的載荷;可以模擬成形性、材料非線性、接觸非線性的強(qiáng)非線性問題。用傳統(tǒng)的過程中發(fā)生的起皺與破裂
4、以及成形后的回彈等;可以比解析方法很難求解,即使能夠求解,誤差也較大。隨著計(jì)較準(zhǔn)確地分析各種工藝參數(shù)對成形過程的影響。算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步以及有限元技術(shù)的不斷發(fā)展,近年用于板料成形過程數(shù)值模擬的塑性有限元法可以來發(fā)展了用有限元法對板料成形過程進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬分為彈塑性有限元法、彈(粘)塑性有限元法、剛塑性有和分析的新技術(shù)。限元法和剛(粘)塑性有限元法。粘塑性有限元法主要用于熱加工,因?yàn)樵跓峒庸み^程中,應(yīng)變硬化效應(yīng)不顯著,1 板料成形有限元數(shù)值模擬的研究進(jìn)展板料變形對變形速度有較大敏感性。而剛塑性有限元法自70年代以來,板料成形
5、過程數(shù)值模擬經(jīng)過短短可以被用于板料脹形、深沖等成形過程。由于剛塑性有20多年的發(fā)展,已經(jīng)取得了很大發(fā)展,這可以從一系列限元法不計(jì)彈性,使得剛塑性有限元法既不能計(jì)算彈性國際會議及國際刊物上發(fā)表的論文數(shù)量清楚地看出,這變形區(qū)的應(yīng)力、應(yīng)變分布,對回彈、殘余應(yīng)力等卸載問題些論文充分反映了板料成形數(shù)值模擬技術(shù)在成形模擬、也無能為力,因而它在板料成形中的應(yīng)用是有限的。缺陷、本構(gòu)方程、前后處理等方面的研究進(jìn)展。目前在板料成形數(shù)值模擬中應(yīng)用最廣的是彈塑性1.1 塑性有限元理論的發(fā)展有限元法。在板料成形等固體力學(xué)問題中一般采用70年代初,有
6、限元方法開始應(yīng)用于板料成形的數(shù)值Lagrange描述,用彈塑性有限元法分析板料成形問題,模擬,使得準(zhǔn)確地模擬實(shí)際的板料成形過程成為可能。不僅能計(jì)算工件的變形、應(yīng)力、應(yīng)變分布,而且還能計(jì)算有限元方法通用性強(qiáng),可以預(yù)測復(fù)雜板料成形過程中的工件的回彈、殘余應(yīng)力、殘余應(yīng)變等,但計(jì)算時間較長。收稿日期:2000205218作者簡介:羅亞軍(1976-),男(漢族),江蘇漣水人?，F(xiàn)為上海交通大學(xué)博士研究生,主要從事板料成形的智能化控制、板料成形的有限元數(shù)值模擬等方面的研究。2金屬成形工藝 METALFORMINGTECHNOLOGYV
7、ol.18.№.62000復(fù)雜形狀的板料成形過程中板料與模具不斷接觸,相對離,產(chǎn)生相互引導(dǎo)和約束板料最終成形。目前常用的接[6,7]滑動,粘著和脫離,為了真實(shí)反映這種變化過程,必須使觸算法是Lagrange乘子法、罰函數(shù)法等。王圣平提計(jì)算增量步減小到一定程度,這樣就涉及到運(yùn)動方程對出了一種用于接觸點(diǎn)的判斷及表面穿透量計(jì)算的簡單時間和空間的積分問題。根據(jù)時間積分方法的不同,可搜索算法(IOA),這種算法在第一次未找到真正相交工將板料成形有限元方法分為靜態(tài)隱式、靜態(tài)顯式和動態(tài)具表面單元的情況下,可以以最少的步數(shù)找到真正的接[8
8、]顯式算法。一般認(rèn)為,對于二維問題,靜態(tài)隱式算法更為觸單元。北京航空航天大學(xué)根據(jù)板料在沖壓成形過程有效一些;而對三維問題,動態(tài)顯式算法更為有效。中的特征,建立了接觸搜索算法和動態(tài)邊界的施加,從[1]Tang認(rèn)為靜態(tài)隱式算法是板料成形數(shù)值模擬最好的而解決了三維板料沖壓成形過程有限元分析中的邊界算法。條件非
