后处理板料应力应变分布板料厚度变化FLD 显示成形过程动画单元网 .PPT

有限元模型 首先在PRO/E平台上建立图1所示方形盒制件的几何面模型，然后将该模型以IGES格式导入Dynaform，并利用Dynaform提供的板料尺寸估算工具（BSE）与模面工程工具（DFE）分别建立方形盒的展开模型、拉深凸模和凹模模型，以及压边圈模型。由于图1制件在几何上对称，为了节约数值模拟时间，提高计算效率，本文只取上述模型的1/4作为分析对象。其中，拉深凸模和制件展开的有限元模型分别如图3和图4所示。 板料成形数值模拟技术的研究现状 发动机罩外板拉深成形 实例一 发动机罩外板拉深成形模拟 发动机罩外板拉深成形模拟 发动机罩外板属于变曲率薄板冲压件，其特点为：轮廓尺寸大、拉深深度相对较浅、成形后其空间曲面的曲率半径较大，作为汽车的“脸面”，其外观质量要求很高，表面不允许有皱纹、凹痕、擦伤、破裂以及其它可能破坏表面完美的缺陷。成形后零件的回弹量较大，尺寸精度比较低，严重影响到整车装配。 发动机罩外板拉深成形模拟 有限元模型 首先在UG平台上建立发动机罩外板的几何面模型，然后将该模型以IGES格式导入Dynaform，并利用Dynaform提供的板料尺寸估算工具（BSE）与模面工程工具（DFE）分别建立发动机罩外板零件的展开模型、拉深凸模和凹模模型，以及压边圈模型。由于图示零件具有几何对称性，为了节约数值模拟时间，提高计算效率，故只取零件展开模型、模面模型和压边圈模型的一半作为分析对象。 发动机罩外板拉深成形模拟 模具与板料之间的定位 发动机罩外板拉深成形模拟 材料参数 材料选用Dynaform提供的具有各向异性的低碳钢板DQ（相当于国内生产的冷轧钢板ST13），其力学参数与应力应变曲线分别见图。板料厚度0.8mm。 发动机罩外板拉深成形模拟 成形极限图的实质就是断裂和没有断裂的变形模式的界限。判断某点是否产生断裂，就是判断该点的变形模式落在哪个区域中。通过软件分析材料的应变，将其放在FLD中考察，若有点落在断裂区域，则产生断裂，反之则未产生断裂。计算元素积分点上的最大应变和最小应变，当主应变平面上的点超过变形界限时，认为断裂产生，反之则未产生断裂。 板料成形数值模拟的应用 最大变薄率法: 这种方法仍然是基于成形极限图，为了响应实际生产中，不仅要控制零件不被拉裂，而且对板厚变薄率也要严格控制的这种需要，而被应用到数值计算领域，通过控制局部变薄量来控制成形裕度，当冲压件没有壁厚要求时，和前两种方法是完全一样的，即失稳破裂的判断。 这种方法的缺点是:易造成成形裕度的限制，使材料无法充分发挥其延展性。 板料成形数值模拟的应用 3 回弹预测与消除 板料成形数值模拟的应用 覆盖件的冲压成形实际上是一种在模具约束下的板料弹塑性变形，冲压结束后，由于弹性区材料的弹性恢复，使得覆盖件的形状和尺寸发生与加载时变形方向相反的变化，这种现象称为回弹。 板料成形数值模拟的应用 回弹是板料成形过程中普遍存在的一种现象，对于诸如汽车覆盖件这类大型高强度高精度薄板零件的冲压成形而言，回弹问题的研究尤为重要。 回弹问题相对突出的主要是两类：一类是以弯曲为主要变形方式的类U形弯曲件，如各种梁结构件，由于这类冲压件的外形尺寸通常都很大，又称为大弯曲件；另一类是以浅拉深为主要变形方式的小曲率件，如发动机罩外板、前后翼子板、前后门外板、行李箱盖外板、顶盖等，以及与之相应的内覆盖件。 板料成形数值模拟的应用 板料产生回弹的两个主要原因 在板料成形过程中,当板料内外缘表层纤维进入塑性状态,而板料中心仍处于弹性状态,这时当凸模上升去除外载后板料产生弹性回复。金属塑性成形总是伴有弹性变形,所以板料弯曲时,即使内外层纤维全部进入塑性状态,在去除外力时,弹性变形消失,也会出现回弹。板料在回弹前后几何形状的变化如图所示 板料成形数值模拟的应用 计算回弹的数学方法 利用隐式算法分析回弹的模型有两种：无模法和有模法。 采用有模法时，因为仍有接触计算，计算时间比无模法长，而且许多计算结果表明，无模法和有模法得到的回弹量大小几乎完全一致。因此，Dynaform在分析制件回弹时采用的是无模法。 板料成形数值模拟的应用 在制件冲压成形结束时，去除模具，使所有和模具接触的节点均转变成为自由节点；然后，根据弹塑性有限元法计算得到的最后一步加载结果，按照反向原则，将其结果数据转化为卸载过程节点力的初始值。由于板料零件此时处于无边界约束状态下,为防止出现刚体位移,需要施加位移以及转动约束边界条件。这样，回弹模拟结束后，各节点的位移量即为回弹量。 无模法的计算思路 板料成形数值模拟的应用 冲压成形质量常常受到毛坯形状、拉延筋布局和结构，冲压方向和速