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板料成形.doc板料拉深成形数值模拟概述板料拉深成形是汽车、航空工业领域中一种重要的加工方法。板料拉深成形中经常产生起皱、破裂、残余应力、回弹等问题,这些问题主要是受材料的成形性能、压边力、毛坯的形状和尺寸以及模具的几何形状等因素的影响。采用传统的实验方法逐一分析各种因素对板料成形的影响将耗费大量的时间和人力物力。随着计算机模拟和仿真技术的发展,板料拉深成形过程的分析、缺陷分布等问题都可以通过有限元模拟软件预测分析。目前国内外出现了很多有限元分析软件如ANSYS、LS-DYNA、MSC等。这些数值模拟软件都有涉及到单元技术及网格划分、算法的选择、本构关系、接触、缺陷处理等关键技术问题。。:膜元、壳元及实体元。其中壳元分为Kirchhoff壳单元、Mindlin壳单元、退化壳单元、相对自由度壳单元。三者当中膜元计算效率高,但不能模拟板料变形中引起的回弹和起皱;体元能够较好的模拟板料冲压成形时引起的回弹和起皱,但计算量大;壳元存在独立的转动自由度,可以很好的反映弯曲、回弹、起皱等问题,因此一般情形下均采用壳元进行板料成形模拟。早期的壳元都是以Kirchhoff理论为基础而发展起来的平面壳体单元,他采用中面位移来表示中面转动,从而增加了选择位移模式的困难。从20世纪80年代以后,以Mindlin理论为基础的曲面壳体单元得到了迅速发展,其中尤以四结点的Hughes-Liu单元和四结点的Belytschko-Lin-Tsay单元最为典型,该类型单元以曲面单元来描述壳体的真正几何形状,并用较少的单元数目代替复杂形状的壳体,兼有计算速度快和结果精度高等优点。选择好单元模型后,进行有限元网格划分。划分有限元网格,建立计算模型需要耗费很大的工作量。在众多的网格生成算法中,三角形网格的自动生成算法最为成熟,但三角形单元精度低,有时无法满足精度分析的要求,因此,出现了直接生成四边形单元网格的算法,如四分法、铺路法以及中轴线法等,但算法比较复杂。一般情形下都采用三角形网格单元。在网格划分过程中,需要进行网格检验,经常出现网格缺陷等问题,因此必须进行网格修补等工作。具体解决方法为:,选择网格修补命令,选择单元模型中相关结点进行三角形、四边形修补,直到获得完整的边界线。,只要单向应力达到材料的屈服点时,则该质点开始由弹性应力状态进入塑性应力状态,即处于屈服。因此,屈服准则是变形受外力后从弹性进入塑性状态的力学条件。常用的屈服准则有屈雷斯加屈服准则和米赛斯屈服准则。屈雷斯加屈服准则没有考虑中间应力的影响,在事先知道主应力大小顺序的情况下,屈雷斯加屈服准则的使用是非常方便的,但在板料成形过程中,应力状态一般是三向的,主应力是未知数,因此屈雷斯加屈服准则的使用不方便。米赛斯屈服准则考虑了中间应力的影响,而且对于绝大多数金属材料而言,米赛斯屈服准则更接近于试验数据。因此,板料成形过程中大多采用米赛斯屈服准则。:静力隐式算法、动力显式算法以及两者的综合。传统的模拟计算中,采用的是静力隐式算法。静力隐式算法在理论上是严格的,但在实际计算中,不能保证迭