板材多步逆成形計算方法及軟體實現

《板材多步逆成形計算方法及軟體實現》是依託大連理工大學,由張向奎擔任醒目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：板材多步逆成形計算方法及軟體實現
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張向奎

項目摘要

針對金屬板材衝壓多步逆成形問題，建立高精度的板材多步逆成形力學分析模型，研究其中的複雜工業零件中間構形滑移約束曲面自動構造算法、能夠處理複雜幾何形狀的中間構形初始場預示算法、能夠克服基於笛卡爾坐標系的常規滑移約束模型中立壁缺陷問題的中間構形滑移約束模型、多步法材料本構理論和應力更新算法等關鍵算法，旨在提高坯料尺寸、形狀預示精度和求解效率，以及獲得更加合理的零件應變、應力等物理量分布；針對板材多步逆成形問題特點，研究基於微核心+外掛程式架構的積木式CAE軟體底層技術平台，並以之為基礎進一步開發出板材多步逆成形商品化有限元仿真軟體系統。

結題摘要

板材成形數值仿真技術作為一類虛擬製造技術，是力學、材料學、數學、計算機科學和工藝學的交叉和結合。產業已開發國家中板材產量一般占鋼材總量的 50%左右，板材年人均消費達 200 公斤，板材年人均消費量已經成為社會繁榮和消費水平的標誌之一。板材多步逆成形有限元仿真技術以其計算速度快、精度高的特點在相關領域正得到越來越多的重視和研究，其中的力學理論及關鍵算法是目前學者們的研究熱點之一。科技部國家重大科技創新政策研究項目《發展我國自主智慧財產權汽車工業的政策選擇》得出結論認為：自主智慧財產權將決定中國汽車工業的生死存亡，中國汽車工業不可能在依賴外國產品的條件下繼續生存下去。因此，開展板材多步逆成形 計算方法及其軟體實現方面的研究，開發擁有自主智慧財產權的板材多步逆成形商品化仿真軟體，具有重要的科學意義和工業套用價值。本項目針對金屬板材衝壓多步逆成形問題，建立了高精度的板材多步逆成形力學分析模型，完成了能夠處理複雜幾何形狀的中間構形初始場預示算法、能夠克服基於笛卡爾坐標系的常規滑移約束模型中“立壁缺陷”問題的中間構形滑移約束模型、多步法材料本構理論和應力更新算法等關鍵算法，坯料尺寸、形狀預示精度和求解效率得到顯著提高；研發完成了基於“微核心+外掛程式”架構的“積木式”CAE 軟體底層技術平台，經驗證能夠有效縮短本項目板材多步逆成形軟體系統的研發周期和開發效率。本項目發表研究成果目前已發表學術論文7篇，其中SCI檢索4篇，EI檢索3篇，ISTP檢索3篇；由於論文發表及專利、著作權申請需要一定周期，預計項目結題之後1~2年相關成果將發表SCI/EI/ISTP檢索論文3~5篇，申請專利1~2項，著作權1~2項；板材多步逆成形商品化有限元仿真軟體系統關鍵求解模組已初步研發完成，並進行了一定數量的工業算例驗證，相關軟體研發成果和商業軟體公司達成了初步合作意向，軟體將儘快通過商品化包裝推向板材衝壓成形仿真工業軟體市場。