三段式搪瓷储热水器内胆冲压过程的数值模拟(附件)【字数：11839】
摘 要摘 要板料成形CAE技术在近年来取得了重大突破，在进行冲压模具以及冲压技术的设计之前，通常都会使用有限元数值模拟的方法对板料的冲压过程进行模拟。本文数值模拟的对象为三段式搪瓷钢内胆封头部分的冲压过程，搪瓷钢采用的是BTC33OR的型号，钢板厚度为1.8mm。本次研究主要是使用专业的冲压过程数值模拟软件Dynaform来进行。使用Dynaform之前需要先利用Pro/E软件绘制出冲压所需的板料模型和凹模模型，之后将板料、凹模模型依次导入到Dynaform软件中，通过网格划分、工具定义、设置参数、求解计算等步骤得出结果文件，最后利用Dynaform中的eta/Post对结果数据进行处理。通过后处理功能绘制出变形过程、成形极限图和厚度变化图等，观察并分析所得到的处理数据之后，可知本次成形后的封头没有出现拉裂的情况，顶部和圆角区域厚度分布均匀，且并没有出现起皱现象和起皱的趋势，而侧壁部分厚度分布不均匀，有发生起皱的趋势甚至已有部分区域出现轻微的起皱现象，证明所设定的压边力太小，可以再适当增大压边力大小。关键词Dynaform；内胆封头；后处理；起皱
目 录
第一章 文献综述 1
1.1 引言 1
1.2 冲压成形技术简介以及优点介绍 1
1.2.1 板料冲压成形技术的内容 1
1.2.2 板料冲压成形的优点 1
1.3 冲压成形数值模拟技术的国内外研究现状 1
1.3.1 板料冲压数值模拟的出现 1
1.3.2 国外板料冲压数值模拟的发展 2
1.3.3 国内板料冲压数值模拟的发展 2
1.4 数值模拟在冲压过程中的作用 3
1.4.1 冲压成形领域常见的缺陷及产生原因 3
1.4.2 数值模拟能解决的问题 4
1.5 冲压成形的力学理论基础 5
1.5.1 板料在冲压变形过程中的应力状态 6
1.5.2冲压过程应变状态 7
1.5.3 应力应变关系 9
1.6 冲压过程数值模拟的有限元理论 9
1.6.1 计算原理 10
1.6.2 板壳理论 10
1.6.3 动力显示算 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
法 10
1.7 数值模拟研究中的难点 10
1.7.1 计算效率与精度的问题 10
1.7.2 多工序的模拟研究 10
1.7.3 起皱问题 11
1.7.4 回弹问题 11
1.7.5 等效拉延筋模型 11
1.8 本课题主要工作 11
第二章 Dynaform软件的介绍 12
2.1 Dynaform简介 12
2.2 Dynaform软件的优点 12
2.3 Dynaform软件的功能介绍 13
2.3.1 FSFormabilitySimulation 13
2.3.2 DFEDieFaceEngineer 15
2.3.3 BSEBlankSizeEngineer 15
2.3.4 DSADieSystemAnalysis 15
2.3.5 材料库介绍 16
第三章 模拟步骤和后处理分析 17
3.1 冲压成形数值模拟的对象 17
3.2 数值模拟过程 17
3.2.1 模型的导入 17
3.2.2 对模型进行网格划分 17
3.2.3 设置所需工具和工艺参数 20
3.2.4 提交任务，求解计算 24
3.3 打开后处理工具，导入结果文件 25
3.4 成形极限图 27
3.5 厚薄变化/减薄变化图 28
3.6 有限元模拟结果分析 29
3.6.1 弹性模量对板料冲压成形的影响 29
3.6.2 屈服强度对板料冲压成形的影响 30
3.6.3 抗拉强度对板料冲压成形的影响 31
3.7 成形后的应力变化分析 32
3.8本章小结 32
结 论 33
致 谢 34
参考文献 35
第一章 文献综述
1.1 引言
板料冲压成形技术被普遍应用于工业系统中的各个行业中，尤其是其中的汽车行业。冲压工艺主要是使用设计好的模具和工艺方法对材料进行加工，得到所需形状和性能的工件。
板料冲压所生产的零件一般都具有较为复杂的形状，成形过程会受到材料性能、模具形状等诸多因素的影响，因此，设计出良好的模具和精准的工艺参数是其重点 [1]。随着有限元法的不断成熟以及计算机技术的迅速发展，近年来出现了用有限元法对板料成形过程进行数值模拟和分析的新技术。
1.2 冲压成形技术简介以及优点介绍
1.2.1 板料冲压成形技术的内容
与板料冲压成形相关的主要有板料、模具、工艺参数和压力机，其中，模具的设计和工艺参数的设定是其重点和难点。
1.2.2 板料冲压成形的优点
板料冲压被广泛应用于许多行业之中，板料冲压具有如下优点：（1）生产效率高；（2）材料利用率高；（3）产品精度高、性能好；（4）易于操作[2]。
1.3 冲压成形数值模拟技术的国内外研究现状
1.3.1 板料冲压数值模拟的出现
早在20世纪60年代就出现了用有限元法来解决弹塑性变形问题的情况。在l971年，日本的Y.Yamada使用有限元法对拉深冲压问题进行了分析，他是最早开始使用有限元法来模拟板料成形过程的。直到20世纪70年代中期，研究人员在有限应变弹塑性有限元列式等方面取得了重大突破[3]，之后该技术开始被广泛应用于板料冲压过程的模拟分析。
随着冲压成形技术的快速发展，人们对于板料成形性能的研究越来越深入,在进行了大量的实验和模拟之后,出现了许多用于冲压成形过程设计计算的理论、公式和工艺准则等。
1.3.2 国外板料冲压数值模拟的发展
关于板料成形数值模拟方面的研究，美国、欧洲和日本等地走在了世界的前沿。美国的福特和克莱斯勒，德国的大众和奔驰，日本的三菱和日产等大型汽车公司都设有专门的部门用于研究板料成形的数值模拟。还有许多飞机制造公司和原材料供应厂家也在板料成形数值模拟方面做了不少研究，例如Boeing．Raythen、Leafier以及美国的USsteel、Bethlehem steel、日本的新日铁、日新制钢等[4]。
美国、日本和欧洲等地有不少世界一流的科学研究中心都使用有限元数值模拟和网格技术对零件、模具、冲压工艺和材料性能之间的相互适应性进行了三维动态仿真分析[5]，并且取得了令人瞩目的研究成果。
2004年，有人提出了梯度型优化算法与逆向有限元法结合的方法[6]。这是一种全新的方法，通过对初始坯料的形状进行优化，能够显著改善薄板拉深生产的最终三维工件的质量。这种方法利用了逆算法和进化算法之间的结合，对于毛坯轮廓的优化有着较为显著的效果。
目 录
第一章 文献综述 1
1.1 引言 1
1.2 冲压成形技术简介以及优点介绍 1
1.2.1 板料冲压成形技术的内容 1
1.2.2 板料冲压成形的优点 1
1.3 冲压成形数值模拟技术的国内外研究现状 1
1.3.1 板料冲压数值模拟的出现 1
1.3.2 国外板料冲压数值模拟的发展 2
1.3.3 国内板料冲压数值模拟的发展 2
1.4 数值模拟在冲压过程中的作用 3
1.4.1 冲压成形领域常见的缺陷及产生原因 3
1.4.2 数值模拟能解决的问题 4
1.5 冲压成形的力学理论基础 5
1.5.1 板料在冲压变形过程中的应力状态 6
1.5.2冲压过程应变状态 7
1.5.3 应力应变关系 9
1.6 冲压过程数值模拟的有限元理论 9
1.6.1 计算原理 10
1.6.2 板壳理论 10
1.6.3 动力显示算 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
法 10
1.7 数值模拟研究中的难点 10
1.7.1 计算效率与精度的问题 10
1.7.2 多工序的模拟研究 10
1.7.3 起皱问题 11
1.7.4 回弹问题 11
1.7.5 等效拉延筋模型 11
1.8 本课题主要工作 11
第二章 Dynaform软件的介绍 12
2.1 Dynaform简介 12
2.2 Dynaform软件的优点 12
2.3 Dynaform软件的功能介绍 13
2.3.1 FSFormabilitySimulation 13
2.3.2 DFEDieFaceEngineer 15
2.3.3 BSEBlankSizeEngineer 15
2.3.4 DSADieSystemAnalysis 15
2.3.5 材料库介绍 16
第三章 模拟步骤和后处理分析 17
3.1 冲压成形数值模拟的对象 17
3.2 数值模拟过程 17
3.2.1 模型的导入 17
3.2.2 对模型进行网格划分 17
3.2.3 设置所需工具和工艺参数 20
3.2.4 提交任务，求解计算 24
3.3 打开后处理工具，导入结果文件 25
3.4 成形极限图 27
3.5 厚薄变化/减薄变化图 28
3.6 有限元模拟结果分析 29
3.6.1 弹性模量对板料冲压成形的影响 29
3.6.2 屈服强度对板料冲压成形的影响 30
3.6.3 抗拉强度对板料冲压成形的影响 31
3.7 成形后的应力变化分析 32
3.8本章小结 32
结 论 33
致 谢 34
参考文献 35
第一章 文献综述
1.1 引言
板料冲压成形技术被普遍应用于工业系统中的各个行业中，尤其是其中的汽车行业。冲压工艺主要是使用设计好的模具和工艺方法对材料进行加工，得到所需形状和性能的工件。
板料冲压所生产的零件一般都具有较为复杂的形状，成形过程会受到材料性能、模具形状等诸多因素的影响，因此，设计出良好的模具和精准的工艺参数是其重点 [1]。随着有限元法的不断成熟以及计算机技术的迅速发展，近年来出现了用有限元法对板料成形过程进行数值模拟和分析的新技术。
1.2 冲压成形技术简介以及优点介绍
1.2.1 板料冲压成形技术的内容
与板料冲压成形相关的主要有板料、模具、工艺参数和压力机，其中，模具的设计和工艺参数的设定是其重点和难点。
1.2.2 板料冲压成形的优点
板料冲压被广泛应用于许多行业之中，板料冲压具有如下优点：（1）生产效率高；（2）材料利用率高；（3）产品精度高、性能好；（4）易于操作[2]。
1.3 冲压成形数值模拟技术的国内外研究现状
1.3.1 板料冲压数值模拟的出现
早在20世纪60年代就出现了用有限元法来解决弹塑性变形问题的情况。在l971年，日本的Y.Yamada使用有限元法对拉深冲压问题进行了分析，他是最早开始使用有限元法来模拟板料成形过程的。直到20世纪70年代中期，研究人员在有限应变弹塑性有限元列式等方面取得了重大突破[3]，之后该技术开始被广泛应用于板料冲压过程的模拟分析。
随着冲压成形技术的快速发展，人们对于板料成形性能的研究越来越深入,在进行了大量的实验和模拟之后,出现了许多用于冲压成形过程设计计算的理论、公式和工艺准则等。
1.3.2 国外板料冲压数值模拟的发展
关于板料成形数值模拟方面的研究，美国、欧洲和日本等地走在了世界的前沿。美国的福特和克莱斯勒，德国的大众和奔驰，日本的三菱和日产等大型汽车公司都设有专门的部门用于研究板料成形的数值模拟。还有许多飞机制造公司和原材料供应厂家也在板料成形数值模拟方面做了不少研究，例如Boeing．Raythen、Leafier以及美国的USsteel、Bethlehem steel、日本的新日铁、日新制钢等[4]。
美国、日本和欧洲等地有不少世界一流的科学研究中心都使用有限元数值模拟和网格技术对零件、模具、冲压工艺和材料性能之间的相互适应性进行了三维动态仿真分析[5]，并且取得了令人瞩目的研究成果。
2004年，有人提出了梯度型优化算法与逆向有限元法结合的方法[6]。这是一种全新的方法，通过对初始坯料的形状进行优化，能够显著改善薄板拉深生产的最终三维工件的质量。这种方法利用了逆算法和进化算法之间的结合，对于毛坯轮廓的优化有着较为显著的效果。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/gfzcl/247.html
