冲压成形有限元仿真基本理论.pptVIP

吉林金网格 课程的主要内容 绪论 模压技术与模具的分类 模具的基本结构 冲压成形有限元仿真基本理论 冲压成形三维仿真分析系统 冲压成形仿真的工程应用 基于反向模拟的毛坯外形设计技术 冲压模具设计的模面工程技术 模具设计制造过程智能化集成技术 第三章的主要内 容 第一节 板料冲压成形技术概述 第二节 冲压成形过程的计算机仿真技术及作用 第三节 冲压成形过程的力学模型与有限元求解方法 第四节 板壳理论及有限元法 第五节 模拟仿真软件的使用 第一章 板料冲压成形技术概述 1.1 引言 发展汽车工业（轿车）的需要 汽车工业的发展对机械、电子、材料、计算机、通信、自动控制等领域的发展起到了重要的促进作用。 对轿车车身的要求很高，从而大大促进了新技术和新设备的发展，由此全面带动了其它各种车型车身技术的开发。 日本轿车的发展对其汽车工业的促进起了举足轻重的作用就是明显的例证。 板料冲压成形技术的概念 利用金属塑性变形的特点，通过一定方式对金属板料施加压力，使其产生所需的塑性变形，从而获得满足所需的各种形状的零件。 车身覆盖件和车身结构件 车身覆盖件系指覆盖车身内部结构的表面板件； 车身结构件则指支撑覆盖件的全部车身结构零件的总称。 冲压技术在汽车制造业中重要地位 据统计，汽车上有60－70％的零件是用冲压工艺生产出来的。因此，冲压技术对汽车的产品质量、生产效率和生产成本都有重要的影响。 冲压工艺具有生产效率高、尺寸一致性好、原材料消耗低、冲压件质量轻、强度和刚度好、工艺过程简单等优点。 冲压仿真在汽车业制造中重要性 数值仿真是产品和设计和制造的核心技术之一。数值仿真是使板料冲压成形由“经验”走向“科学”，由“定性”走向“定量”的桥梁。 对于汽车制造业来说，21世纪的竞争核心将是新产品的竞争，实现高质量、低成本、短周期的新车型的开发正是赢得这场竞争的关键。 板料冲压成形技术的发展概况 有限元技术的发展 1960年，Clough教授在论文中首次提出“有限元”这一名词，Courant、Argyris、Turner、Clough和Zienkiewicz的论文促成了有限元法的诞生，奠定了早期有限元法的基础； 1967年，Marcal教授和King提出了弹塑性有限元格式； 1968年，Yamada（山田嘉昭）推导了小变形问题弹塑性矩阵的显式表达，大大推进了小变形弹塑性有限元法的发展； 1970年，Hibbit、Marcal和Rice基于有限变形理论，应用增量法建立了全Lagrange格式的大位移、大应变弹塑性有限元法，Marcal又于同年推出了弹塑性有限元程序MARC，即现在广泛应用的商品化大型有限元软件MARC的前身； 1973年，Oden等人建立了热粘弹塑性大变形有限元方法； 1974年，McMeeking等人建立了更新的Lagrange格式的大变形弹塑性有限元方法； 至此，用于大变形问题分析的弹塑性有限元理论已经系统的建立起来了。 板料成形有限元分析的发展 1973年，Kobayashi和Mehta把刚塑性有限元法用于分析冲压成形问题，这是人们第一次用有限元法来模拟冲压成形过程； 1974年，Iseki等人用弹塑性增量型有限元法模拟了液压胀形过程； 1976年，Wifi基于轴对称理论，用弹塑性增量型有限元法模拟了圆形坯料在半球形凸模下的胀形和拉深过程； 1977年，在美国GM公司召开了一个关于板料冲压成形力学分析的研讨会，有两篇论文分别采用薄膜单元和库仑摩擦理论，这在当时已相当完善； 1978年，N.M. Wang和Budiansky基于非线性薄膜理论，用弹塑性大变形TL格式分析了任意几何形状模具的冲压成形问题，首次考虑了坯料在模具表面的滑动和粘着效应的接触摩擦现象； 1980年，S.I. Oh和Kobayashi用刚塑性有限元法分析了任意形状模具的拉深问题； 1983年，E. Onate和Zienkiewicz用粘塑性有限元法分析了非对称模具的冲压成形问题； 1984年，N.M. Wang用刚塑性有限元法分析了速率敏感型材料的冲压成形问题； 1985年，Toh和Kobayashi采用壳单元理论，用刚塑性有限元法首次分析了方形盒的拉深过程，这标志着冲压成形三维有限元仿真的开始； 1985年，Makinouchi（木野内）用弹塑性有限元法分析了弯曲和修边过程； 1986年，Nakamachi（仲町英治）也用弹塑性有限元法分析了冲压成形的一般问题； 1987年，Park等人用刚粘塑性有限元法分析了轴对称冲压成形问题； 1988年，Nakamachi用弹塑性有限元法模拟了方形盒的拉深过程。 当前国际上几个有影响的研究组织 以S.C. Tang为代表的Ford公司的研究小组。他们基于增量型弹塑性有限变形理论（大变形理论），