网格自适应技术在冲压成型过程数值模拟中的应用
基于AUTOFORM的冲压件成型仿真分析
基于AUTOFORM的冲压件成型仿真分析一、AUTOFORM简介AUTOFORM主要有以下特点：1. 全自动网格划分传统意义上的分析师，都在对几何的网格划分上具有较深的造诣，在一个方案的整个分析过程中，网格的处理，往往占据了70%的精力。
资深分析师的匮乏，严重影响了CAE 分析在工业界的推广应用。
AUTOFORM 由于在接触算法上的重大突破，从而在根本上改变了网格划分对技术人员所要求的内涵，其整个划分过程全自动，无需用户干预，具有快速、准确、稳定和简单的特点，不占用使用人员的精力。
全自动网格划分，使得CAE 分析的瓶颈问题得到解决，对普通技术人员而言，CAE 分析不再是一个神秘领域，使得CAE 工业应用的普及化真正成为现实。
2. 全程工艺设计辅助3. 计算速度快AUTOFORM 对板冲压成型过程的仿真模拟计算速度超越了传统意义上对板冲压成型过程进行模拟所需时间的理解。
其计算速度是同类CAE 软件的几倍甚至几十倍。
绝大部分制件的仿真分析计算都能在几十分钟内完成，有些甚至只需几分钟。
4. 模拟精度高AUTOFORM 不仅在瑞士设有研发部门，而且在德国还专门设有工业应用部门，其与欧洲的一些著名的汽车生产商和模具生产商之间也已建立了良好的联系和反馈机制。
经过多年的工业应用反馈积累改进和版本升级，目前，AUTOFORM 的模拟精度已经在世界范围内得到了广泛认可，这一点也已经在NUMISHEET’2002 的试题结果中得到了很好的反映。
5. 模拟结果稳定性高AUTOFORM 诸多内置参数来源于工业实际，无需用户外部干预。
与传统CAE 软件比较，其计算结果不依赖于操作者的FE 经验，不会因人而异，稳定性非常好。
这一点已经在NUMISHEET’2002 的试题结果中得到了很好的反映。
6. 界面简洁，操作性好AUTOFORM 的前、后处理所有功能都集成于一个界面之中，但整个界面简单明了，给人以井井有条之感。
其所有模块都兼具向导功能，用户只须按部就班将设置填好即可。
网格实验在冷冲压模具验收中的应用
图 ２ 用 于 实 验 的 各 种 网格
作者简介 ： 龙 安 （ １ ９ ８ １ ～） ， 男， 硕士 ， 工程师． Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｌ ｏ ｎ ｇ ａ ｎ ＠ ｗｉ ｓ ｃ ｏ ． ｔ ｏ ｍ． ｃ ｎ
１ ８
武 汉 工 程 职 业 技 术 学 院 学 报
在 实 验 室通 过 杯 凸 实验 等 实 验方 法 ， 在 线 性应 变 路径 下 ， 将主 、 次应 变平 面上 一 系列不 同应 变路 径 下 材料 开始 发生 缩颈 时 的极 限主／ 次 应变 点连 接 ， 得 到 图 １所 示 的 Ｆ Ｌ Ｃ曲线， 反 映 的 是 材 料 的本 构 特 性 。实 验室 测得 的材 料 Ｆ Ｌ Ｃ 曲 线 是进 行 网格 实验
由验 收人 员 对 模 具 进 行 验 收 ， 主要 包 括 以下 内容 ： （ １ ） 模具 的工艺合 理 性 ； （ ２ ） 模 具 的结 构 和 安 装 定 位
①
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安 全 区域
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精确性 ； （ ３ ） 进 行零 件 试 冲 ， 进 行 质 量 评估 。在 以上 三个方 面 中 ， （ １ ） （ ２ ） 项 由模 具 厂 负责 保 证 ， 而第 （ ３ ） 项 需要 由模 具厂 和 钢 厂协 助 进 行 ， 汽 车 厂 进 行 最 终 确 认 。从 ２ ０ １ １ 年至今 ， 武 钢 作 为 车 身用 钢 供 应 商 ， 利 用 ＡＲ ＧＵＳ网格 实 验设 备 ， 先 后 协 助 国 内多 家 汽
网格 实 验分 析 方 法 的本 质 是 将材 料 离 散 化 ， 通 过 每个 离散 点 的主 、 次 应 变 状况 来 显 示 整 个 零 件 冲
自适应网格方法在数值计算中的应用
自适应网格方法在数值计算中的应用自适应网格方法（Adaptive Mesh Refinement，AMR）是一种在数值计算领域中广泛应用的技术。
它通过在计算模型中动态调整网格的细化程度，以提高计算精度和效率。
本文将介绍自适应网格方法在数值计算中的应用，并探讨其优势和限制。
一、自适应网格方法的原理及特点自适应网格方法是一种基于局部误差估计的网格细化策略。
它通过在计算过程中对特定区域的网格进行细化或粗化，以适应问题的特性和求解要求。
该方法可以根据问题的局部性质和需求，自动优化网格布局，有效地减少计算量，提高计算精度。
在自适应网格方法中，根据误差指标对网格进行细化或粗化。
一般来说，细化的网格用于计算问题的关键区域，以提高精度；而粗化的网格适用于计算区域中误差较小的部分，以降低计算成本。
这种局部性的细化策略能够更好地捕捉到问题的细节，并在保证计算精度的同时降低计算资源的消耗。
二、自适应网格方法在流体力学中的应用自适应网格方法在流体力学中具有广泛的应用。
在流体动力学模拟中，流场通常具有复杂的几何形状和流动结构，同时还伴随着不同尺度的湍流和物质传输等问题。
使用传统的均匀网格方法对这些问题进行求解时，往往要求网格格数极高，计算量巨大。
而自适应网格方法可以根据流场的实际情况动态调整网格，精确、高效地解决这些问题。
在流体力学模拟中，AMR可以应用于多个方面，比如粘性流动、湍流模拟以及多相流等。
通过将网格细化于流场的局部区域，AMR可以更好地描述渦流结构、边界层以及湍流边界等。
同时，AMR还可以在计算过程中自动监测流动的演化过程，并根据误差指标进行网格细化或粗化，从而保持较高的计算效率。
三、自适应网格方法在结构力学中的应用自适应网格方法在结构力学领域也有着重要的应用。
在结构力学模拟中，考虑到结构的复杂几何形状以及可能出现的局部应力集中现象，使用传统的均匀网格方法的计算成本非常高。
而采用自适应网格方法可以针对结构的变形情况实时调整网格细化程度，从而更准确地预测结构的应力分布和变形情况。
偏心件旋压成形数值模拟网格自适应技术的研究
・轻合金及其加工・偏心件旋压成形数值模拟网格自适应技术的研究①冯万林②,夏琴香,李小龙(华南理工大学机械工程学院,广东广州510640)摘要:为提高旋压成形数值模拟的计算效率和精度,对偏心管件缩径旋压成形数值模拟网格自适应技术进行了研究。
通过有限元数值模拟软件MARC建立了偏心件三旋轮缩径旋压成形的有限元模型;基于MARC软件的UADAPBOX接口,采用箱盒准则,利用二次开发所获得的子程序来控制箱盒区域的运动,实现了成形模拟过程中的网格加密以及加密网格完全可逆等关键技术;对比了采用与未采用自适应技术的等效应变、外层网格扭转、轴向伸长量以及计算效率的变化。
结果表明:采用自适应完全可逆技术可以在保证计算精度的前提下,大大缩短了计算时间,提高计算效率近3倍。
关键词:缩径旋压;偏心件;数值模拟;网格自适应;箱盒准则;中图分类号:TP273+.2 文献标识码:A 文章编号:100221752(2007)1026725A study of adaptive mesh techniquein numerical simulation of off set tube neck-spinningFEN G Wan-Lin,XIA Qin-Xiang,L I Xiao-long(College of Mechanical Engi neeri ng,South Chi na U niversity of Technology,Guangz hou510640,Chi na) Abstract:The adaptive mesh technique in numerical simulation of offset tube neck-spinning is studied to improve the computation efficiency and accu2 racy of the numerical simulation.A finite element model to simulate three-roller neck-spinning process is established by the finite element software, MARC;the key techniques during the simulation,such as mesh subdivision and complete reversibility of the subdivided mesh are developed by UADAPBOX interface and box criterion,where the movement of the box is controlled by the secondary developed subroutine.The equivalent strains, mesh torsions of the outer layer,axial elongations and computation efficiency using adaptive technique are compared with the ones not using adaptive technique.The results show that the computation time decreases greatly and the computation efficiency increases nearly3times on condition of the same computation accuracy when using adaptive mesh technique with complete reversibility.K eyw ords:Neck-spinning;Offset tube;Numerical simulation;Adaptive mesh;Node within box criterion 旋压是一种应用广泛的金属塑性成形工艺,具有成形范围广、加工精度高、经济性好、加工设备及材料利用率高等特点〔1〕。
铸造过程数值模拟中的网格技术
ｈ ｎ ｍｅ ｃ ａ ｏ ｔｍ ， ｄ ｅ ｅａ ｏ ｄ ｐ ｎ ｅ ， ｎ ｌ ｓ ｉａ ｏ ａｅ ｎｔ ｈ ｒｃ ｒ ｔ ｅ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｒ ｈ ｓ ｔｅｇ ｄｇ ｎ ｒ ｉ ｅ ｅ ｄ ｄ ａ ｄ ｔｅｃ ｓｉｃｔ ｎ ｂ ｓｄ ｏ ｅｃ ａａ ｔ ｉ ｉｓ ｆ ｈ ｄ ａｅ ｅ ｅａ ｚｄ ｅ ｉ ｌ ｇｉ ｈ ｔｎ ｈ ａ ｆ ｉ ｈ ｅ ｓｃ ｏ ｔ ｒ ｇｎ ｒ ｉ ． ｌ ｅ
近年 来 ， 着计 算 机 技 术 、 算 传 热 传 质 学 和 随 计 计算 流体 力学 的迅 速 发展 ， 造工 作者 致 力于将 最 铸 新 的三传理 论 （ 传热 、 质 和动 量传 输 ） 传 应用 于铸 造 理论 的研 究 。从 ２ ０世纪 ６ 代开 展凝 固过程数 值 ０年 模 拟研究 以来 ． 数值 模拟 技术 已经渗 透 到铸件 成 型 过程 的各 个 方 面 ． 铸件 从设 计 到完 成 制作 的周 期 使 越来 越短 。而 铸造 过程数 值模拟 方 面取得 的这些 成
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｇｒ ｇ ｎ ｒ ｔ ｎ ｅ ｈ ｉ ｕ ｐａ ｉ ｇ ｎ ｎ ｓ ｍａ ｌ ｏ ｅ ｎ ｍｐ ｏ ｉ ｇ ｕ ｒ ａ ｃ ｍｐ ｔｔ ｎ ｌ ｆ ｃ ｅ ｃ ａ ｄ ｓｒ ｃ ： ｉ ｄ ｅ ｅａ ｉ ｔｃ ｎ ｑ ｅ， ｌｙ ｎ ａ ｉ ｅ ｔ ｂ ｅ ｏ ｉ ｒ ｌ ｉ ｉ ｒ ｖｎ ｎ ｍｅ ｃ ｌ ｏ ｕ ａ ｉ ａ ｅ ｉｎ ｙ ｎ ｉ ｏ ｉ ｃ ｍｐ ｔｔ ｎ ｌ ｒ ｃ ｓ ｎ，ｉ ｎ ｆｔ ｅ ｍｏ ｔ ｍｐ ￣ ｎ ａ ｓ ｉ ｈ ｕ ｒ ａ ｉ ｌｔ ｎ ｔｃ ｎ ｑ ｅ ｎ ｃ ｓｉｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｎ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｏ ｕ ａｉ ａ ｅ ｉｉ ｏ ｐ ｏ ｓｏ ｅ ｏ ｓ ｏ ａ ｔ ａ ｎ ｔｅ ｎ ｍｅ ｃ ｌ ｍｕａ ｉ ｅ ｈ ｉ ｕ ｓｏ ａ ｔ ｒ ｃ ｓ ．Ｉ ｓ ａ ｅ ， ｈ ｉ ｐ ｉ ｓ ｏ ｎ ｈ
自适应网格生成算法与应用
自适应网格生成算法与应用自适应网格生成算法是一种重要的数值计算方法，广泛应用于科学计算、工程模拟和物理仿真等领域。
本文将详细介绍自适应网格生成算法的原理和应用，并探讨其在不同领域中的实际应用案例。
一、自适应网格生成算法的原理自适应网格生成算法是一种基于网格重构的数值计算方法。
其核心思想是根据问题的特性和求解需求，在计算过程中动态调整网格的大小和形状，以提高数值计算的效率和精度。
自适应网格生成算法通常包括以下几个步骤：1. 初始网格生成：根据问题的几何形状和边界条件，生成初始的网格。
2. 误差估计：通过计算网格单元内部的数值误差或局部残差，评估当前网格的精度。
3. 网格划分：根据误差估计结果，确定需要细分的网格单元，并对其进行细分操作。
4. 网格合并：根据误差估计结果，确定需要合并的网格单元，并对其进行合并操作。
5. 网格重构：根据细分和合并操作的结果，对整个网格进行重构，以适应新的问题求解需求。
6. 计算求解：在重构后的网格上进行数值计算，并更新问题的解。
7. 收敛判断：通过对比前后两次计算结果，判断数值计算是否收敛，若未收敛，则返回第二步。
二、自适应网格生成算法的应用自适应网格生成算法在科学计算、工程模拟和物理仿真等领域得到了广泛应用，能够提高计算效率和精度，降低计算成本。
下面将分别从这几个领域进行具体介绍。
1. 科学计算：自适应网格生成算法在科学计算中的应用非常广泛。
例如，对于流体力学中的空气动力学问题，通过自适应网格生成算法，可以在物体表面和流动区域自动调整网格的密度，以捕捉流动细节，提高计算精度和效率。
2. 工程模拟：工程模拟是一个复杂的过程，需要对多个物理场耦合求解。
自适应网格生成算法可以根据不同物理场的特性，分别调整网格在不同区域的分布和密度，以适应多个物理场的求解需求，从而提高工程模拟的准确性和可信度。
3. 物理仿真：自适应网格生成算法在物理仿真中也有重要应用。
例如，在计算结构强度和变形时，通过自适应网格生成算法，可以根据不同部位的应力和应变分布，自动调整网格的大小，以更好地捕捉局部细节，提高仿真结果的准确性。
精密模具冲压成形过程数值模拟研究
精密模具冲压成形过程数值模拟研究随着制造业的不断发展，精密模具在汽车、电子、军工等领域的应用越来越广泛。
精密模具的制造是一个高度复杂的过程，需要涉及设计、制造、检测等多个领域，而其中的成形过程更是至关重要。
为了提高精密模具成形过程的质量和效率，数值模拟技术成为了研究的热点之一。
一、成形过程的数值模拟方法成形过程的数值模拟可以通过有限元方法（FEM）、有限差分方法（FDM）、边界元方法（BEM）等多种方法实现。
其中有限元方法是应用最广泛的一种方法。
在有限元方法中，系统的物理平衡方程通过离散和简化后，可以用一个线性或非线性的方程组来表示。
这个方程组可以通过计算机算法求解，取得数值解析结果。
有限元方法可以很好地处理复杂的边界（如几何结构的不规则形状、多重边界等）和材料非线性的问题，比较容易实现对成形过程的领域分割。
二、精密冲压过程数值模拟的关键技术1、材料塑性本构模型精密模具的冲压成形过程中，材料在高应变率和复杂载荷下发生塑性变形，因此需要选择适合的材料塑性本构模型来描述材料的力学行为。
常用的材料塑性本构模型有韧性本构模型、屈服准则模型、弹塑性本构模型等。
在精密冲压过程数值模拟中，采用适合具体情况的材料塑性本构模型可以提高计算结果的精度和可靠性。
2、模具非线性接触模型冲压过程中，模具会受到较大的变形，产生接触变形，影响到冲压工件的变形，因此需要考虑模具和工件之间的接触模型。
一个好的接触模型可以更准确地描述工件变形的情况，对于精密成形过程尤为重要。
3、网格划分和适应性分析冲压过程中，随着受力部位的变化，变形程度也不同，这使得网格的分布不够均匀，影响计算精度。
因此，一个好的网格划分和适应性分析方法对于提高数值模拟的精度非常重要。
4、求解器和并行计算成形过程的数值模拟通常需要较大的计算量，对于计算效率的提升，需要选用合适的求解器和并行计算方法。
使用快速求解器和多处理器技术可以大幅缩短计算时间，提高计算效率。
冲孔机床的数值模拟及模型建立
冲孔机床的数值模拟及模型建立简介：冲孔机床是一种常用于金属板材加工的设备，它通过冲压的方式将金属板材上打上特定形状的孔洞或者螺纹。
在冲孔机床的设计和优化过程中，数值模拟和模型建立起到了重要的作用。
本文将探讨冲孔机床的数值模拟方法以及模型建立的关键点。
一、冲孔机床的数值模拟方法1. 几何建模几何建模是冲孔机床数值模拟的第一步，它是将冲孔机床的实体形状转化为计算机可处理的几何模型。
在几何建模过程中，可以使用CAD软件进行三维建模，也可以通过测量冲孔机床的实体尺寸来建立二维或三维几何模型。
2. 材料建模材料建模是指对冲孔机床上使用的金属板材材料进行材料性能参数的确定。
常见的材料模型有线性弹性模型和塑性模型。
在冲孔过程中，材料会发生塑性变形，因此使用塑性模型更为准确。
3. 边界条件建模边界条件建模是冲孔机床数值模拟中的关键一步，它决定了计算模型的边界和外部条件。
在冲孔过程中，边界条件包括工件的夹持方式、冲头的运动速度和力的大小等。
正确地建立边界条件对于模拟结果的准确性至关重要。
4. 网格划分网格划分是将冲孔机床的几何模型划分为有限个小单元的过程。
一般采用有限元方法进行网格划分，将连续的冲孔机床模型划分为离散的小单元。
合适的网格划分可以提高计算效率和准确性。
5. 模拟求解模拟求解是使用数值方法将冲孔机床的物理过程转化为计算机可处理的方程组，并通过迭代求解得到模拟结果。
常见的数值方法有有限元法、有限差分法等。
通过选择合适的数值方法和求解器，可以得到冲孔机床不同工况下的应力、应变分布以及冲孔力等重要物理量。
二、冲孔机床模型的建立关键点1. 材料性能参数的确定冲孔机床上使用的金属材料具有不同的力学性能，如杨氏模量、屈服强度等。
准确确定材料性能参数是模型建立的基础。
可以通过实验测试、材料手册等方式获取金属材料的性能参数。
2. 摩擦模型的选择摩擦是冲孔过程中不可忽视的因素之一，对模拟结果的影响很大。
摩擦模型可以选择Coulomb摩擦模型、压滑摩擦模型等。
数值模拟技术在覆盖件冲压工艺流程中的应用
112科技纵览Overview of science■ 周欣数值模拟技术在覆盖件冲压工艺流程中的应用摘要：数值模拟技术能够发现模具设计和加工中的技术难点，并为模具设计人员提供指导，使用数值模拟对覆盖件坯料进行成形分析。
本文简要介绍了覆盖件工艺流程的内容，并对数值模拟技术在覆盖件成形工艺中的优势做了对比，及对数值模拟在各工艺流程中的应用做了说明。
关键词：数值模拟；覆盖件成形；工艺流程1覆盖件工艺流程内容（1）整理原始产品资料，为工艺和模具设计做准备（2）分析产品可成形性；（3）讨论、确定合理的工艺方案、工序数量及工序顺序等几何和工艺参数；（4）建立适当的工序件模型；（5）预测工艺缺陷，优化工艺（6）压力机的选择、模具设计（7）编写工艺文件其中关键是3~ 6工艺流程，而第3步内容包括如下：（1）拉延方向的确定；（2）工艺补充及压料面的设计；（3）拉延筋和几何参数的设置；（4）凹模圆角尺寸的调整；（5）压边力大小的确定；（6）坯料外形尺寸的确定覆盖件冲压生产的复杂性，决定了其工艺设计流程是一个多次反复、不断完善的过程。
经过多次的实践进一步证明了，在先进的计算机技术特别是冲压过程计算机模拟技术CAE 的辅助下，汽车覆盖件的设计和制造渐渐从根本上发生了改变，设计效率大大提高，周期大大缩短，生产中大大节约了成本。
2 数值模拟在各工艺流程中的应用在本论文的研究工作中，主要采用了模拟分析方法，也是当前的主流研究方法。
主要思想是把模具简化为理想的均匀固体模型，简化毛胚的材料性能参数、机械参数、边界参数等各种物理参数，然后利用数值模拟技术研究钣金成形过程。
下图是覆盖件的成形过程：图 1覆盖件成形过程模型模拟分析过程是在三维CAD 软件上设计产品数模，然后将数模转换格式后导入到CAE 软件中进行有限元的分析，得到合理的工艺参数及模具参数。
具体过程如下：（1）几何造型：零件建模部分的造型，包括坯料大小及形状的确定，并进行模具设计，并转化文件类型数据转换。
数值模拟在冲压过程中的应用
数值模拟在冲压过程中的应用对材料加工进行成型是在重工业领域中的重要手段之一。
随着社会日新月异的发展和人们对生产生活要求的全面提高，塑性加工也不断发展。
在塑性加工过程中充分利用计算机的快速、精确计算等优点已得到广泛的应用。
利用计算机的数值模拟制造已成为了新研究方法，可以对产品性能、质量进行分析，降低消耗和成本，提高产品开发效率如汽车外形、冲压模具、坯料，揭示各种成型规律并且进行优化工艺过程预报组织性能。
塑性成型的数值模拟方法主要有三种：上限法、边界元法和有限元法。
上限法主要用于分析较为简单的准稳态变形问题，边界元法主要用于模具设计分析和温度计算，而有限元法（FEM）主要用于大变形的体积成形和板料成型，变形过程呈现非稳态，材料的几何形状、边界、材料的性质等都会发生很大的变化。
有限元法将具有无限个自由度的连续体看成只具有有限个自由度的单元集合体。
单元之间只在指定节点处相互铰接，并在节点处引入等效相互作用以代替单元之间的实际相互作用。
对每个单元选择一个函数来近似描述其物理量，并依据一定的原理建立各物理量之间的关系。
最后将各个单元建立起来的关系式加以集成，就可得到一个与有限个离散点相关的总体方程，由此求得各个离散点上的未知量，得到整个问题的解。
它对问题的性质、物体的形状和材料的性质几乎没有特殊的要求，只要能构成与有限个离散点相关的总体方程就可以按照有限元的方法求解。
有限元法能考虑多种外界因素对变形的影响，如温度、摩擦、工具形状、材料性质不均匀等。
除边界条件和材料的热力学模型外，有限元的求解精度从理论上看一般只取决于有限元网格的疏密。
利用有限元进行数值分析可以获得成形过程多方面的信息，如成形力、应力分布、应变分布、变形速率、温度分布和金属的流动方向等[1]。
金属板料冲压成形是金属材料塑性成形的一种重要方法。
有限元法在板料成形领域的应用始于20世纪70年代，自此，在这一领域的研究逐渐发展起来[2]。
在机械制造业中有着广泛的应用，例如：汽车的车身、底盘、油箱、散热器片、锅炉的汽包、电动机等都是采用了板料冲压工艺加工成形。
网格试验法在冲压质量控制中的应用
上减 少 了侧 围加 强板 破 裂质 量 问题 的产 生 ，但 由于 成
形安 全裕 度 很低 ，调 整 模具 仍 无法 完全 解 决零 件开 裂
问题 。
２３ 材料 的 选择 ．
与 实际 生产 情 况一致 。 该 区域破 裂 主 要是 材 料 的塑性
变 形能 力小 于冲 压成 形所 需变 形 区的 变形 量导 致 。 因
关键词 ：轿车覆 盖件 网格试验 中图分类 号 ：Ｔ ３ ；Ｕ ６ ．２ １ Ｇ ０ ４ ３８ 冲压 质 量
文献标识 码 ：Ｂ
一
一 汽轿 车股 份 有 限公司 谢 文 才 邰伟 彬 张 晓胜 余 长林 王 彦 朱 士凤
相 对于 形状 简单 的冲压 零件 而 言 ，覆 盖件 形状 更
如 图７ 。
致零 件报 废 。
２２ 质 量 改 进 措 施 ．
要 想 使 这 一 区域 变得 更 安 全 ， 必须 使 该 区 域 在
２ １ 第 ８ ０１ 年 期
从 图 ７ 出 ，对 于 ＴＲＩ ６０ 钢 ，该 区 域 的 安 全 看 Ｐ ０
汽车 工艺 与材料 Ａ＆ ｛６ ＴＭ ３
－
２ ０
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图５ 右 侧 围加 强板 Ｔ １ ５ ０ （． ｍｍ） 形极 限 曲线 ２ — ９Ｒ １ ４ 成
Ｆ Ｄ上 的应 变点 向下或 向左移 动 ，最 好 是 向左 下 方移 Ｌ 动 ， 以增 加 工程 次 应 变并减 少 工程 主 应变 。 为达 到这
计 算 出相 应 的应 变值 并 将其 标 在所 用材 料 的成 形极 限 图上 ；通 过 测定 各 区域 的 应 变值 ，可 以获 知零 件成 形 时 的应 变 分布 ，从 整体 上 认识 和把 握 零件 各部 位 的 变
汽车覆盖件成形模拟过程中的网格划分专业技术
汽车覆盖件成形模拟过程中的网格划分技术一、引言汽车覆盖件冲压成形模拟技术是借助于计算机软件对薄板冲压成形过程进行模拟。
在汽车薄板冲压成形过程中，材料的塑性变形规律、模具与工件之间的摩擦现象、材料中温度和微观组织的变化及其对制件质量的影响等等，都是十分复杂的问题。
这使得汽车覆盖件冲压成形工艺和模具设计缺乏系统的、精确的理论分析手段，而是主要地依据工程师长期积累的经验。
对于复杂的成形工艺和模具，设计质量难以得到保证；一些关键性的设计参数要在模具制造出来之后，通过反复的调试、修改才能确定。
这样就浪费了大量的人力、物力和时间。
而借助于模拟方法，则能使人们获得对于塑性成形过程规律的认识，以较小的代价、在工艺设计阶段在较短的时间内找到最优的或可行的设计方案。
减少调试、修模，避免工艺设计严重失误导致的报废。
自七十年代以来，随着有限元技术的不断发展和成熟，人们开始越来越多的使用计算机数值模拟来帮助实现更为准确的工艺分析。
相应的软件也层出不穷，在汽车覆盖件模具行业CAE软件的应用极大的加速了模具的生产效率，模具工程师在工艺设计的初始阶段可以利用软件的快速成型的功能来检验自己的设计思路，而在工艺设计的后半段，又可以借助CAE软件的标准成型模拟来进行详细的工艺分析。
国外已经推出了几个比较成功的薄板冲压模拟CAE软件，例如DYNAFORM, PAM-STAMP, AUTOFORM等薄板成形模拟软件。
在我国的汽车模具行业这些软件已经开始的到应用。
不论哪一个软件，它的最重要的一步就是网格划分，网格划分一旦出现问题，所有的结论将出现偏差，合理的网格划分将使模拟的结果更为逼真于真实变形状态。
上面列举的软件都有自己的网格划分器，除此之外还有一些通用的网格划分器，例如GSMESHER, HYPERMESH等，它们不但能进行实体的网格划分，还能进行板壳类的网格划分。
二、网格划分的步骤首先将一般的模具数据模型转换为标准的CAD格式（例如IGES、VDA、STEP等），然后用CAE软件导入，并存储为自己相应的数据格式。
大型薄壁网格筋壳片冲压拉伸的有限元模拟
大型薄壁网格筋壳片冲压拉伸的有限元模拟作者：王华侨曾俊柳玉起板料成形在汽车、航空、模具等行业中占据着重要地位。
板料成形的主要难点问题就是较长的模具开发设计周期，特别是对于复杂的板料成形零件无法准确预测成形的结果，难以预防缺陷的产生，传统的方式存在设计周期长、试模次数多、生产成本高等缺点。
某些特殊复杂的板料成形零件甚至制约了整个产品的开发周期。
而板料成形CAE技术及分析软件的出现，有效地缩短模具设计周期、减少试模时间、改进产品质量、降低生产成本，从根本上提高产品的市场竞争力。
如图1和图2所示分别为在ANSYS和Msc.Dytran通用有限元软件平台下对薄壁盒形件进行冲压拉伸的分析过程。
图1 薄壁异形件冲压成型过程厚度分布图2 方形盒冲压拉伸成型过程厚度分布本文针对某大型网格筋壳片的冲压拉伸成型，采用有限元进行计算模拟优化，得出了该产品冲压拉伸成型过程的关键特性，并从优化的角度对产品的设计方案进行了设计。
其产品的结构与模具示意图如图3所示。
本文针对该产品及其工艺成型过程，分别采用基于动态显式算法的Dynaform软件和一步成型法FastForm与Fastamp等软件进行了模拟，较好地指导了产品与模具的优化设计过程与最终产品的细节设计方案。
图3 网格筋壳片及其模具示意图一、网格筋壳片拉伸成型模拟的关键基本的板料成形有圆筒件拉伸、凸缘圆筒件拉伸、盒形件拉伸、局部成型、弯曲成型、翻边成型和胀型等。
基本的板料成形，有一些经验公式和类似零件作为参考。
由于在板料冲压成型过程中，通常模具的刚性远远大于板料的刚性，因此模具的变形相对板料的变形来说极小，可以忽略不计。
板料成形需要解决的主要问题包括起皱、拉裂、回弹等缺陷预防、压边力确定、模具磨损的影响、润滑方案确定、成形力确定、毛坯尺寸确定和压延筋布置等。
在冲压成形过程的计算机仿真中应考虑的问题归结为板料成形的工艺主要有冲压工艺设计中的毛坯展开计算、分步成形计算、模具设计、冲压设备选择和成形缺陷预测与消除等。
冲压成形仿真过程中有限元网格模型的建立
HL 壳单元由于采用了退化的实体单元的公 式 , 因而可以适应任意复杂的变形 , 且具有较高的 计算精度 。但是 ,由于单元公式比较复杂 ,计算量较 大 , 在求解大型复杂的板料成形问题时需要较长的 计 算 时 间 。为 了 提 高 计 算 效 率 , 引 进 了 Be2 lyt schko- Tsay 壳单元 , 它采用了基于随动坐标系的 应力计算方法 , 不必计算费时的 J aumann 应力 , 因 此有很高的计算效率 [2 ]。由于 B T 壳单元计算效率 高 , 同时计算精度与 HL 壳单元相差无几 , 因此在 显式有限元分析中 , B T 壳单元成为应用最广的一 种单元 。
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拟精度 , 模型 3 最接近实际 。然而随着板料单元尺 寸的减小 , 计算时间显著增加 , 因此要兼顾精度与 效率 ,板料单元尺寸不宜太小 。一般而言 ,对于小型 零件的模拟 ,最小单元尺寸控制在 2mm ×2mm ,大 型零件的模拟 ,最小单元尺寸控制在 6mm ×6mm 。
模型2 3mm ×3mm
2846 4066 0. 86mm 18mi n 26s
模型3 2mm ×2mm
5053 6301 0. 85mm 51mi n 8s
注 :实际最小厚度 0. 82mm 。
基于网格试验法的汽车覆盖件冲压成形分析
@E D A " G=C D # # # F < # ? @E D A I H>C D # 构成了一个二阶 其 中 "0个 系 数 D 1D 1D 1D # # # # # 张量 " 在均匀变形区这些系数是常数 " 可以根据变形 前后节点的坐标值计算出 ! 需 要 指 出 的 是" 坐标参考轴可以定于任何方便
$ > 具有更大的实用性 = 对于方网格来讲 = 在变形程度 H
} A~ ^ e U _ \ ‘^ T \ Z [ !^ b ] U T Y b U V " T a Y T ^ ^ _ Y T a = # X Y T a ] c U$ T Y % ^ _ X Y \ W =& ^ Y ’ Y T a} ( ( ( ) * =+ ] Y T U E , A+ Z V V ^ a ^Z [ !^ b ] U T Y b U V " T a Y T ^ ^ _ Y T a = ] U T f Z T a$ T Y % ^ _ X Y \ W =. Y T U T, / ( ( 0 } =+ ] Y T U . S d X \ _ U b \ FR 5 L 1 2 2 P4 2 2 PJ< O 5 ? P37 16 1 < PO ?P < O < 2 J2 3 <O 5 <4 2 2 3 : 2 4 7 @ 4 @ 7 1 O 2 :1 O 2 7 2 3P 2 1 O 2 2 1 6 O 2 ? 32 37P < 5 ? 2 J< P7 2 < 7? 5 71 5 < < O J< O 7 @ 4 2 < : < A 0 5 <J< O 5 ? P: 7 37 3 7 @ L K <6 6 7 @ 2 O LP < 5 < : O 12 37 6 O ? J? 1 2 @ <1 O 7 J4 < P4 7 3 < @ 4 7 2 O 1 A0 5 <4 7 4 < 2P < 1 : 2 2 1 < 1O 5 <O 5 < ? 2 < O 2 : 7 @4 2 2 3 : 2 4 @ < 1 =O 5 <4 2 2 P 4 7 O O < 2 3 17 3 PO 5 < 2 2 : 5 7 2 7 : O < 2 2 1 O 2 : 1 =7 3 PO 5 < : 7 @ : 6 @ 7 O 2 ? 3? 5 O 5 < 4 2 2 3 : 2 4 7 @ 1 O 2 7 2 3 11 7 1 < P? 3O 5 <4 2 2 P3 ? P <P 2 1 4 @ 7 : < J< 3 O 1 A0 5 <J< O 5 ? P37 16 1 < P O ?1 O 6 P L7 37 6 O ? J? 1 2 @ <1 O 7 J4 < P4 7 3 < @ 4 7 2 O 32 O 56 6 7 @ 2 O LP < 5 < : O 1 7 1 7 3 @ <32 O 5O 5 <1 O 2 7 2 3P 2 1 O 2 2 1 6 O 2 ? 3: ? J4 7 2 < PO ?O 5 <4 2 < P < O < 2 J2 3 < P < M 7 J4 @ 2 J2 O 1 O 7 J4 2 3 4: 6 2 9 <7 3 PO 5 <1 7 5 <1 O 7 J4 2 3 4: 6 2 9 < A0 5 <2 < 1 6 @ O 11 5 ? 3 O 5 7 O O 5 << M 4 < 2 2 J< 3 O 7 @ 4 2 2 PJ< O 5 ? P: ? J1 2 3 < P32 O 5O 5 <5 ? 2 J2 3 4@ 2 J2 O 2 7 J7 8 9 .2 1 7 3< 5 5 < : O 2 9 <37 LO ?1 ? @ 9 <4 7 3 < @ 1 O 7 J4 2 3 44 2 ? 1 @ < J1 P 2 7 4 7 3 P6 6 7 @ 2 O L2 1 1 6 < 1 A :^ W; Z _ f X F1 O 7 J4 2 3 4 E4 @ 7 1 O 2 :1 O 2 7 2 3 J< 7 1 6 2 < J< 3 O E1 5 < < O J< O 7 @ 5 ? 2 J2 3 4 E7 6 O ? J? 1 2 @ <1 ? P L4 7 3 < @
板材冲压成形过程有限元网格优化算法
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2020年第06期·41·文章编号：2095－6835（2020）06－0041－02板材冲压成形过程有限元网格优化算法＊高孝书1，王旭东2（1.宁夏职业技术学院（宁夏广播电视大学），宁夏银川750021；2.宁夏镁业有限公司，宁夏银川750021）摘要：板材冲压成形是一个复杂的大变形过程，包含几何非线性、材料非线性、接触非线性等强非线性问题。
因板材局部大变形导致有限元网格形状的畸变，会严重降低有限元网格质量，甚至造成模拟计算失败。
针对此问题，提出了一种有限元网格优化算法，通过消除碎小单元网格和优化网格形态的方法，赋予网格节点结构关联权重，量化网格节点加叠值，在保留板材变形模型特征及精度的同时，优化了板材冲压成形的有限元网格，以实例模型验证了算法的有效性。
关键词：板材冲压；结构关联权重；加叠值；有限元网格中图分类号：TG386文献标识码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2020.06.013在板材冲压成形有限元模拟过程中，由于冲压模具几何结构的复杂性，板材随冲压进程产生局部非线性大变形，使得有限元网格划分[1]时生成大量碎小或狭长的劣质单元。
这些劣质单元将造成后期有限元分析结果的不稳定或迭代计算不收敛[2]，因此有限元网格的形态优化是决定模拟计算成败的关键。
有限元网格优化算法是在保持板材变形模型特征及精度的前提下，赋予有限元网格节点结构关联权重，建立网格节点结构关联权重计算规则和网格节点加叠规则，量化网格节点加叠值，通过定向移动和合并网格节点实现网格节点的加叠，消除碎小或狭长的劣质单元，达到优化网格形态、提高网格质量的目的。
1加叠算法目前国内外主要的网格简化算法有加叠简化算法[3]、顶点聚类简化算法[4]、区域合并简化算法等。
加叠算法是选取三角网格中小于临界点距的2个点（u 和v ），将其中一个点v 加叠映射至点u ，然后修改拓扑关系，删除多余的边和面，完成简化操作。
网格实验在冲压失效分析中的应用
网格实验在冲压失效分析中的应用杨天一;赵广东【期刊名称】《金属世界》【年(卷),期】2018(000)005【总页数】3页(P43-45)【作者】杨天一;赵广东【作者单位】本钢板材技术研究院,辽宁本溪 117000;本钢板材技术研究院,辽宁本溪 117000【正文语种】中文内容导读文章简单介绍了网格分析实验方法的基本流程，同时结合具体案例，介绍了如何采用网格实验分析方法对冲压失效的零件进行应变分析，以及根据材料的变形行为、流动分布结合现场零件冲压的实际情况探讨了零件冲压失效开裂的原因，提出了降低产品开裂率的措施。
随着汽车工业飞速发展，汽车厂不断推出各种新车型，车身覆盖零件作为车身主要组成部分，对冲压工艺和材料的要求也越来越高。
车身零部件的冲压工艺大多包括拉深、胀形、冲孔和剪边等[1]。
由于现场环境复杂，冲压失效的原因也复杂多样，如何准确有效的找出冲压失效的原因，便成为解决失效问题的关键。
奇瑞汽车某配套厂一直使用本钢生产的某镀锌产品来冲压生产轿车车身侧围零部件。
2016年12月使用本钢供应的板料在进行冲压生产时，产品的开裂率很高(10%～20%)。
本钢质量部门对所供原料进行查询，原料基本力学性能没有太大的变化，原料的各项指标都在正常范围内，但后续生产冲压开裂率仍在20%左右。
零件冲压开裂时，掌握材料在冲压过程中的变形行为和材料的状况，对开裂的原因分析至关重要[2]。
鉴于此，本钢对现场材料进行了网格分析实验，分析了零件成形后的应变状态，并找出破裂的原因，寻求解决办法。
网格分析实验方法网格分析法的原理是采用光学测量技术，通过数码相机采集零件表面圆点坐标信息，再由软件计算，得出零件的图像形貌的一种实验方法。
通过计算还可以获取实验区域的主应变、次应变、厚度减薄等变形信息。
实验的一般步骤可分为：(1)获取冲压零件和材料的信息，在实验室进行该材料的成形极限实验，获得材料的FLC曲线；(2)到用户现场，选用表面干净平整的板料，对关注的位置利用电化学腐蚀方法，在板料表面印制圆点网格；(3)零件冲压，对冲压成形的零件进行图像采集，并传送到电脑工作站；(4)软件系统对采集的图像进行分析处理，得到零件的变形分布，厚度变化等信息，配合材料的FLC曲线进行分析；(5)生成分析报告，与汽车厂共同分析零件失效原因，对冲压工艺或者材料进行调整。
板料冲压数值模拟中网格自适应算法插入新结点的新方法
板料冲压数值模拟中网格自适应算法插入新结点的新方法张苏;施法中
【期刊名称】《塑性工程学报》
【年(卷),期】2005(12)4
【摘要】介绍了板料冲压数值模拟中的网格自适应加减密技术,针对加密中插入新结点通常采用的边平分法,提出了新的方法。
首先,引入了扩展单元,通过比较其与普通单元的形函数说明了扩展单元的性质。
其次,给出了自适应加减密的过程,通过比较单元边上两结点的结点向量夹角之差来决定是否加减密,在形成所有的加减密单元边后,根据几种情况进行相关单元的加减密处理。
在提出的插入新结点的新方法中,充分利用结点向量的信息,使新结点的位置更逼近于实际边界。
试验结果显示该算法正确,稳定。
【总页数】5页(P14-18)
【关键词】板料冲压数值模拟;自适应;边平分;网格自适应算法
【作者】张苏;施法中
【作者单位】北京航空航天大学机械工程与自动化学院
【正文语种】中文
【中图分类】TB115
【相关文献】
1.板料成形数值模拟中网格结点编号优化算法研究 [J], 黄志超;包忠诩;周天瑞
2.板料成形数值模拟中网格结点编号优化算法研究 [J], 黄志超;包忠诩;周天瑞
3.板料冲压成形数值模拟中有限元网格的拾取 [J], 冯天飞;施法中
4.无网格法在板料冲压成形数值模拟中的应用 [J], 温宏宇;董湘怀;燕存良;阮雪榆
5.板料冲压成形数值模拟中有限元方程求解算法的研究 [J], 刘艳芳;施法中;徐向阳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
覆盖件冲压仿真中的网格形态优化技术
覆盖件冲压仿真中的网格形态优化技术
陈涛;李光耀;钟志华
【期刊名称】《计算力学学报》
【年(卷),期】2009(026)005
【摘要】覆盖件冲压仿真计算模型中网格密度分布的合理性与网格单元形态的优劣,对仿真结果的准确性有很大的影响.提出了一种改进的全四边形网格细分方法,使网格的密度分布适于覆盖件冲压分析计算要求,可保证细分后网格的协调性,并将算法推广以处理非结构化四边形网格和三角形四边形混合网格的细分.提出的网格细分策略,有助于提高细分后网格的质量.提出了适用于细分后四边形网格和非结构四边形网格的拓扑形态优化操作,可有效的提高网格模型的形态质量.
【总页数】8页(P645-652)
【作者】陈涛;李光耀;钟志华
【作者单位】湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082;湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082;湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.72
【相关文献】
1.复杂汽车覆盖件冲压仿真中的若干问题 [J], 李书涛;李赞;董湘怀
2.基于网格的汽车覆盖件冲压方向自动生成算法 [J], 刘瑞军;宋玉泉;郭威;胡平
3.车辆外覆盖件冲压橘皮的成因分析与工艺优化 [J], 闫超;高兴昌;王乐;张晋彰
4.光学扫描测量技术在汽车冲压覆盖件尺寸优化中的应用 [J], 卢金臣
5.电动汽车覆盖件冲压成形与轻量化的协同优化研究 [J], 白有俊
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网格自适应技术在冲压成型过程数值模拟中的应用原思宇，张立文，王宇挺，齐民，王富岗大连理工大学材料工程系，（116024）email: commat@摘要：有限元模拟技术目前已经广泛应用于金属成形过程。
本文应用有限元模拟软件Marc 建立有限元模型，分析不锈钢板水槽冲压成形过程。
模型采用网格自适应技术模拟三维板材成形过程，计算中采用罚函数方法实现模具与工件接触的判定。
在模拟结果中对工件的摩擦和厚度情况进行了分析。
比较模拟结果与实验结果，可以看出板材厚度和法兰形状吻合较好，而采用网格自适应技术划分网格获得的模拟结果更接近真实值，从而证实了模型的可靠性。
关键词：网格自适应；板材成型；有限元模拟1. 引言板材成形过程是一个同时包括几何非线性、材料非线性、边界非线性的复杂的变形过程，制件的成形质量受到多种因素的影响，这就对成型控制和模具优化设计带来很大困难[1]。
传统的冲压过程中，采用“试错法”经过大量的实验反复调试才能得到理想的产品。
这样会延长产品的研制周期，增加产品成本，并造成模具的报废，浪费大量的人力和物力。
在当今竞争激烈的社会中，这样的产品开发方式已经没有生存的空间，需要被更快的研发方式代替。
采用有限元法模拟板材成形过程可以减少试模次数，优化冲压工艺，缩短产品开发周期，降低产品的开发费用[2]。
半个世纪以来，许多国内外学者致力于金属加工过程的有限元原理的研究，出现了许多较为成熟的有限元方法[6-7]。
此外，近几年随着计算机运算速度的飞速提升，计算能力的加强，国内外涌现了许多较为成熟的有限元模拟软件，例如ANSYS、DEFORM、DYNAFORM、MSC.MARC等，并广泛开展了板材冲压成形过程的模拟研究[3,9,10]。
国外的汽车制造厂商早已将有限元模拟作为其产品开发的重要手段之一，大大提高了产品的竞争力。
目前国内研究工作多集中于对于U形和盒形类的简单冲压成形过程的数值模拟 [4-5]，而对复杂冲压件成形过程的数值模拟研究刚刚起步[8]。
本文采用有限元分析软件包MSC.Marc对大连某公司不锈钢板水槽冲压成型过程进行了模拟，采用网格自适应技术对初始的网格进行重划分，并对冲压成型过程中板材的受摩擦力情况、变形后板材厚度分布情况进行了模拟计算与分析，并将板材边缘的模拟结果与实验结果进行了比较。
2．有限元基本原理2.1 网格自适应对于每一次有限元分析，我们总是希望以合理的建模、网格划分以及计算时间，获得最- 1 -理想的计算结果。
有限元模拟结果的精度与模型的网格划分疏密程度是密切相关的。
在塑性成形过程中，经常会在塑性变形区存在有较大塑性变形的区域，在这些区域材料的应变值也很大；变形区也存在某些部位工件与模具接触表面的相对速度很大。
这些存在的大变形量和相对移动在模拟过程中会带来一些问题。
此外，有限元分析的效率与单元密度和单元几何形态之间也存在密切关系。
冲压过程中成形件结构的形状和边界条件往往十分复杂，初始建模划分的网格并不一定保证结果精度和计算效率都足够高。
显然，过密的网格可能占用大量的计算时间和资源，而过疏的网格又无法精确描述场变量的空间变化。
为解决以上问题，我们在模拟过程中采用网格自适应技术，进行网格重新划分。
自适应网格生成技术通过指定的自适应误差判据，自动调节网格疏密程度，纠正因过渡变形产生的网格畸变，重新生成形态良好的网格，有效改进结果精度，合理分配资源，提高复杂问题计算效率。
在模型中，我们采用平均应变能准则（mean strain energy ）作为网格自适应的误差判断依据。
对任意单元，如果（1）式成立，则不满足网格自适应的误差准则，该单元被细化。
1*f N E E adapttotal i > (1) 其中为第I 个单元应变能，为总应变能即被应变能准则激活的单元之和，为被应变能准则激活的单元总数， 是应变能系数（1.5<<2）。
i E total E adapt N 1f 1f2.2 接触与摩擦模型图1 接触问题的约束条件 2.2.1 接触问题的描述方法接触力的基本算法有两种：罚函数法与拉格朗日乘子法。
罚函数法中，位于一接触面上的接触点允许透入与之相接触的另一接触面，接触力的大小与透入量成正比。
产生接触的两个物体必须满足无穿透的约束条件，如图1所示： D n u A ≤⋅∆r r (2)其中为A 点增量位移向量，n A u r ∆r 为单位法向量，为接触距离容限。
一旦接触区域发生穿透，罚函数便夸大这种误差的影响，从而使系统的求解无法正常实现。
D 2.2.2 摩擦力模型摩擦是一种非常复杂的物理现象，与接触表面的许多物理特性有关。
其机理目前仍然在深入探讨之中。
在模型中，我们采用库仑摩擦模型，公式如式（3）所示：t f f n t ⋅−≤µ (3)其中，是节点上受到的剪切力，是节点上法向的反作用力，t f n f µ是接触面间的摩擦系数，t 为相对滑动速度方向上的切向单位矢量。
- 2 -3. 模型的建立不锈钢水槽制件图如图2所示，在冲压过程中，压边圈将不锈钢板料压在凹模上，压边通过给定压边力实现。
放在凹模上的板料，在与板面垂直方向上的冲头压力作用下，产生弯矩使板料发生弯曲变形。
当内部应力状态超过塑性极限时，产生塑性弯曲。
随着冲头行程增加，应力应变增大，塑性变形区随着扩展。
已经发生塑性变形的区域，如弯矩不再增加，塑性变形不再继续。
板料被压入型腔，冲头带动凸模完成造形过程。
当冲头回程，外力去除后，凸模与板料间的接触消失，伴随的弹性应变使工件发生一定量的回弹变形。
根据水槽结构沿中线左右对称、受力和变形也沿中线对称的特点，在创建有限元模型时取其1/2进行分析，这样可以简化模型，缩短计算时间。
采用MSC.Marc 软件绘制模型，模具、毛坯有限元网格图如图3所示。
不锈钢板材采用STS304BA ，其他材料参数如表1所示。
板材定义为变形体，采用4节点壳单元划分。
模具定义为刚性体，不可变形。
板料与凸模之间的摩擦系数为0.3，与凹模之间的摩擦系数为0.1。
考虑到板料在拉延过程中发生大位移，因而采用更新的拉格朗日法和网格自适应技术。
图2 不锈钢水槽制件图 表1 材料参数材料 弹性模量(GPa) 屈服点(MPa)应力、应变关系式(MPa) 板厚(mm) STS304BA 292.95287.44923.03.1560εσ= 0.8 冲压过程是一个复杂的变形过程，一些限制条件对实际过程影响很小，因而可以进行一些必要的简化与假设。
模型的主要简化及假设如下：1) 材料采用各向同性模型且均质；图3 模具、毛坯有限元模型2) 忽略在加工过程中的温度变化及热效应对板材的影响；3) 采用Von Mises 屈服准则、各向同性硬化法则和Prandtl-Reuss 关联流动准则描述塑性；4) 摩擦采用Coulomb 摩擦模型，且假设整个过程中摩擦系数保持不变。
4. 模拟结果与分析4.1 接触摩擦力分布与分析 图4所示为板材冲压后板料与冲头间接触摩擦力的分布图。
由图4可以看出在板材与凹 - 3 -模圆角接触部位的接触摩擦力最大，其他部位的摩擦力分布较为均匀且数值不大。
因此在生产过程中应该注意在这些接触摩擦力大的部位施加润滑，减小摩擦系数，降低摩擦力的大小。
4.2 实验结果验证图5 板材剖面BA厚度变化趋势图实验结果采用网格自适应技术模拟结果原始网格模拟结果图4 接触摩擦力分布图图5所示为板材AB 截面厚度的模拟结果与实验结果的比较图。
图5中三条线分别为实验结果、采用网格自适应技术获得的模拟结果以及原始网格模拟获得的结果。
比较图中三条曲线可以看出，有限元模拟结果均能反映实际冲压过程中板材厚度变化趋势，但采用网格自适应技术时所获得的结果更为接近真实值。
图6所示为板材法兰形状实验结果与模拟结果的比较示意图，可以看出两结果基本吻合，相差很小，从而证明了模型的正确性。
如图6所示，模拟结果与实验结果相比变形略小。
这是由于实际冲压过程中施予地润滑减小了板材与模具之间的摩擦，利于板材的流动，而在模拟过程中忽略了润滑的影响。
另外，润滑的存在使得板材与模具间的摩擦系数发生不同程度的减小，但在模拟过程中将摩擦系数简化为常系数，没有考虑不同摩擦条件的影响。
图6 板材边缘的实验结果与模拟结果比较5. 结论在本文中运用大型有限元模拟软件Marc 对不锈钢板水槽的冲压过程进行模拟，计算过程中采用网格重划分技术，获得了板材表面摩擦力分布以及冲压结束后板材厚度的分布结果。
由此可以看出，有限元模拟方法可以较为真实地模拟板材成型过程。
有限元分析方法可以有效的模拟变形过程中板材受力、变形等情况，可以较为直观地看出摩擦力分布以及厚度的变化情况。
采用适当的网格自适应技术可以提高模拟的精度，更加接近真实值。
数值模拟 - 4 -的变形后法兰形状与实验结果基本吻合，同样证明了模型的可靠性。
参考文献[1] 郑莹，吴勇国，李尚健，等。
板料成形数值模拟进。
塑性工程学报，1996 3(4): 34-47[2] A. Makinouchi. Sheet metal forming simulation in industry. Journal of Materials Processing Technology,1996 (60): 19-26[3] D.Zhou, R. H. Wagoner.Development and application of sheet-forming simulation. Journal ofMaterials Processing Technology, 1995 (50): 1-16[4] Li-Ping Lei, Sang-Moon Hwang, Beom-Soo Kang. Finite element analysis and design in stainless steelsheet forming and its experimental comparison. Journal of Materials Processing Technology, 2001 (110): 70-77[5] M. Samuel. Experimental and numerical prediction of springback and side wall curl in U-bendings ofanisotropic sheet metals. Journal of Materials Processing Technology, 2000 (105): 382-393[6] 谢水生，王祖唐。
金属塑性成形工步的有限元数值模拟。
北京：冶金工业出版社，1997[7] 刘建生，陈慧琴，郭晓霞。