複雜環境下汽車衝壓件回彈的準確計算分析

《複雜環境下汽車衝壓件回彈的準確計算分析》是依託大連理工大學,由趙坤民擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：複雜環境下汽車衝壓件回彈的準確計算分析
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：趙坤民

項目摘要

金屬板材衝壓成形是套用十分廣泛的一種塑性成形技術，衝壓成形的數值仿真已被廣泛使用，但隨著仿真在工程套用中進一步深入，現有技術的局限性開始暴露出來，不能準確計算複雜環境下衝壓件的回彈。本項目旨在揭示當前有限元法不能準確模擬三種複雜環境下衝壓成形及回彈的原因，並通過構建準確模擬金屬板材接觸小圓角模具表面並滑動的大塑性變形計算力學模型、構建含有子結構的衝壓仿真有限元模型、以及計算回彈過程中動力顯式算法與靜力隱式算法多步驟自動切換等手段，來準確模擬0.3 mm以下的輕微表面塌陷問題、含拉延筋大衝壓件的拉延回彈問題、以及小模具圓角的翻邊回彈問題。複雜環境下衝壓成形及回彈的數值模擬涉及到諸多計算力學難題，這些問題是數值模擬製造過程的共性基礎科學問題，有效解決此類問題有助於推進計算力學在製造領域中的套用，為實現新一輪工業革命里的核心技術，即製造業的數位化智慧型化，奠定科學基礎。

結題摘要

金屬板材衝壓成形是套用十分廣泛的一種塑性成形技術，衝壓成形的數值仿真已經在汽車製造領域被廣泛使用，但隨著仿真在工程套用中進一步深入，現有技術的局限性開始暴露出來，不能準確計算複雜環境下衝壓件的回彈。本項目旨在揭示當前有限元法不能準確模擬三種複雜環境下衝壓成形及回彈的原因，並通過構建準確模擬金屬板材接觸小圓角模具表面並滑動的大塑性變形計算力學模型、構建含有子結構的衝壓仿真有限元模型、以及計算回彈過程中動力顯式算法與靜力隱式算法多步驟自動切換等手段，來準確模擬 0.3 mm 以下的輕微表面塌陷問題、含拉延筋大衝壓件的拉延回彈問題、以及小模具圓角的翻邊回彈問題。設計製造了小圓角翻遍模具、可切換拉延筋U型衝壓模具、圓頭型衝壓模具、楔型鑲塊驅動式雙向拉伸模具、表面微缺陷衝壓模具，在實驗室進行了大量衝壓實驗和數值仿真，並參與了江淮汽車瑞豐S5後地板的模具設計及模具調試，發現回彈預測值對厚向積分點個數以及殼單元方程公式並不是很敏感；對於小圓角翻邊來說，1000mm/s 的衝壓速度能提高仿真可靠性、回彈預測的準確性；固體單元比殼單元能更準確計算小圓角翻邊的應力應變分布，進而得到精度更高的回彈預測值；回彈預測值對格線密度也比較敏感，格線粗糙將導致回彈預測反向；採用力控制壓邊圈的回彈結果比採用等料厚壓邊間隙的回彈結果更接近實際值；採用能夠描述包星格效應的隨動硬化模型以提高后地板回彈計算的精度，採用等料厚壓邊間隙的位移控制壓邊圈或是採用力控制壓邊圈，均能正確計算後地板的拉延回彈方向；計算時應採用全料片進行分析計算，設定對稱的邊界條件雖然可以減少計算時間，但是對成形和回彈結果的影響較大。複雜環境下衝壓成形及回彈的數值模擬涉及到諸多計算力學難題，這些問題是數值模擬製造過程的共性 基礎科學問題，有效解決此類問題有助於推進計算力學在製造領域中的套用，為製造業的數位化智、能化奠定科學基礎。