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冲压CAE分析及有限元基础 报告人：陈燕妮 CAE的概念及应用　　 CAE(Computer Aided Engineering)是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。 CAE技术的应用范围极其广泛，包括零部件和总成的线性与非线性结构、振动、屈曲、疲劳寿命、动力响应分析和优化设计；水箱、风扇等热交换性能分析；进排气系统、车身空气动力学性能分析；冲压、锻造、铸造等工艺过程仿真和工艺设备设计． CAE应用于车身开发上成熟的方面主要有：车 辆碰撞模拟分析、金属板件冲压成型模拟分析、疲劳分析和空气动力学分析、刚度、强度（应用于整车、大小总成与零部件分析，以实现轻量化设计）、NVH分析（各种振动、噪声，包括摩擦噪声、风噪声等）、机构运动分析等； CAE系统的核心思想是结构的离散化，即将实际结构离散为有限数目的规则单元组合体，实际结构的物理性能可以通过对离散体进行分析，得出满足工程精度的近似结果来替代对实际结构的分析，这样可以解决很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。其基本过程是将一个形状复杂的连续体的求解区域分解为有限的形状简单的子区域，即将一个连续体简化为由有限个单元组合的等效组合体；通过将连续体离散化，把求解连续体的场变量(应力、位移、压力和温度等)问题简化为求解有限的单元节点上的场变量值。此时得到的基本方程是一个代数方程组，而不是原来描述真实连续体场变量的微分方程组。求解后得到近似的数值解，其近似程度取决于所采用的单元类型、数量以及对单元的插值函数。 CAE各阶段所用的时间为：40%～45%用于模型的建立和数据输入，50%～55%用于分析结果的判读和评定，而真正的分析计算时间只占5%左右。针对这种情况，采用CAD技术来建立CAE的几何模型和物理模型，完成分析数据的输入，通常称此过程为CAE的前处理。同样，CAE的结果也需要用CAD技术生成形象的图形输出，如生成位移图、应力、温度、压力分布的等值线图，表示应力、温度、压力分布的彩色明暗图，以及随机械载荷和温度载荷变化生成位移、应力、温度、压力等分布的动态显示图。我们称这一过程为CAE的后处理。针对不同的应用，也可用CAE仿真模拟零件、部件、装置(整机)乃至生产线、工厂的运动和运行状态。 CAE软件按研究对象分为：静态结构分析，动态分析；按研究问题分为线性问题，非线性问题； 　　主要有：Hyperworks，主要做前处理（分单元加载荷加约束）和后处理（看输出结果和仿真） 　　I-DEAS，同时也做CAD 　　Ansys，很经典的CAE，国内应用最广，客户成熟度最高，尤其是在高校科研领域。 　　Abaqus，强大的非线性复杂动态问题求解器，专门汽车分析模块， 　　LS-DYNA，强大的动态问题求解器，专门汽车分析模块， 　　Nastran，线性问题求解器 　　Pam crash，专门的碰撞研究软件 　　Moldflow，模流分析软件 　　AutoForm，钣金冲压，特别是拉深分析软件 　　Madymo，汽车安全系统，如气囊，安全带整车碰撞性能分析软件 冲压CAE分析的内容 产品工程设计阶段对工艺数模、铸造数模进行可成型性分析。 分析产品的可成型性，是否有冲压缺陷如： 是否有冲压负角 其他冲压缺陷 开裂/减薄 起皱/叠料 回弹扭曲 变形不足（刚性不足） 表面缺陷 最重要的是通过CAE分析出冲压工艺不能解决的问题。 CAE分析的步骤 方法一：参数化建模，构件的布尔运算，有限元网格的自动剖分，节点自动编号与节点参数自动生成，荷载与材料参数直接输入与公式参数化导入，有限元分析荷载数据的生成，有限元分析数据文件的生成与导出等. 步骤：将数模以IGS的格式导入AUTOFORM或DYNAFORM软件中，利用软件特有的模块分别选择合适的冲压方向、自动生成压料面及工艺补充面后，指定合理的冲压参数提交计算。 CAE分析的步骤 方法二，直接实体建模,利用CATIA或其他CAD软件模面设计 1.工艺基准点及冲压方向的设计 2.压料面的制作 3.凸模轮廓线的制作 4.做工艺补充面 1.工艺基准点 所有制件都要设置基准点，同一个制件上所有工序的基准点要求一致。DL图和模具图上的基准点都用 表示，除此以外不使用该标记。 原则上基准点设置在零件图上百线的交点处，即取100的整数倍，特殊情况下也可以取50的整数倍。基准点尽量设在拉延模的凸模上，设置在制件的中央，这样模具中心，冲床中心和基准点三者就有可能重合，减少出错的可能。 注：对于左右件合并的情况，有两个基准点。 2.冲压方向，制件转角以及转角顺序 各冲压工序