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金属板料成形的研究数值模拟和实验董宏志*，林忠钦
汽车工程研究院，620上海交通大学，华山1954路，上海200030，中国二月收到61999；112000年一月接受摘要
两家大型板料成形模拟系统Ð职位和LS-DYNA3DÐ被代表隐含和明确的解决方案，分别，受雇于比较模拟结果的一个侧围外板构成的桑塔纳2000；验证实验，给出了。通过仿真计算，工程应变和厚度的变化期间的空白，并形成了比较比较应变状态和荧光给出。可能的领域起皱和失败的过程中迫切的决心。根据比较，差异产生的双系统处理问题的讨论，原因是现有的差异分析和方法的区别是减少了。最后，优点和缺点的系统被认为是。#2000出版的科学美国关键词：汽车覆盖件；成形模拟；几何模型；有限元冲压技术的主要生产手段
*通讯作者。电话：‡86-21-6281-2660；传真：‡86-21-6281-3093。
电子邮件地址：dhzlb@263.net（D弘治）
0924-0136/00/$±看到前面的问题#2000出版的科学美国有价证券：09240136（00）004532
D.宏志，属钦/材料加工技术杂志103（2000）404±4101。景区简介
冲压技术的主要生产手段车身面板±[13]。这是非常困难的®邪教预测冲压结果几何复杂车身面板，并由于十分复杂的变形模式，如果模具和工艺设计不合理，经

营范围会产生一些缺陷，比如皱纹，失败或形状畸变。传统上，模具设计和制造的熟练的工程师，取决他们的经验和试验技术，例如，该方法圆形网格和荧光，并参考文件类似的死亡。在一个方法，安排工序和选择结构参数的死是随机的在某种程度上，冲压效应。适当的结构参数模具和那些重要的过程是由审判和错误的调整，以及大量的时间和费用必须同时进行多种试验和修改模具。它已被确定，一般，一个或几个月都需要大量的汽车车身模具进行调整，费用的调整22.6%的总支出，其中纠正费用是20%和冲压件的生产成本和材料是2%。周期长，成本高，直接影响英法®制备的车身面板。此外，三维成形片材参与大变形的几何非线性和材料，与传统的工程解决方案塑性变形的表只存在一些局限性。与发展的数值分析理论和塑性变形，和广泛的计算机技术的应用，薄板成形计算机仿真正在形成和发展的基础上计算机辅助系统[4,5]。模型的基础上的计算机辅助设计系统提供技术系统的复杂几何模型。计算机数值计算方法在计算机成形仿真模拟整个成形表6±过程[9]。在计算，分布的应力，应变和工件厚度分析失败和皱纹的预测。然后，最佳获得技术条件。在汽车制造业在世界上，有许多模拟系统，例如，LS-DYNA3D数值，职位，等等。他们有特点，不同方面的要求几何模型，预处理的仿真，求解及后处理，但作为一个整体，它们可分为2种方法：解的显式和隐式解。有关的问题是设计师是否不同的系统产生相同的结果而且，如果不符合，这一事实。少数报告关于结果从不同的模拟系统比较与实验结果公布。因此，在本文中，采用ls-dyan3d和职位作为技术平台的显性和隐性的解决方案和软件为平台，作者比较结果两者的边框，最复杂的车身面板生产的桑塔纳2000在中国，并验证他们的实验结果。变化的应变和厚度的空白比较和应变状态与汽车材料：这是对区域和起皱的失败。两者之间的差额的仿真系统在处理问题的讨论，原因为不同的结果进行了分析和它们各自的优点缺点是介绍。表1
基本输入参数的冲压侧围空白厚度（毫米）1.2钢st14o5标记拉伸强度（297兆帕）屈服强度（154兆帕）伸长百分率50摩擦系数0.09平均力（吨）104
表2
比较职位和LS-DYNA3D1最大（%）E2分钟（%）厚度增加（%）厚度减少（%）应变状态超过
荧光或不402021.715.7ÿ职位点评49.3240.1214.617.5ÿLS-DYNA3D


2。结果分析的计算机辅助系统
2.1。几何模型的边框[8]，由于复杂的围，注意必须支付其特点。1。它的规模非常大。表面的正面和背面是复杂和过度，但变化的中间表面的侧不严厉的。2。该粘合剂是不在一个平面和弯曲的当地的表面大大改变。3。不是一个对称模型，建模的®邪教和工作量大。几何模型的围在图1中显示和基本输入参数中给出了表1[7]。
2.2。比较模拟结果对仿真结果
设计师的相对关系是的参数：厚度（吨）的变化；工程大应变地尔；工程小株E2和荧光。因此，®rstly变化的主要参数显示表2，其次是导致一些®数字参数计算了LS-DYNA3D空白职位点评。1。不同的最大和最小的变化率7.1和1.8%分别ÿ。它是从无花果。2和3的位置的最大和最小值是大致相同的，显示的趋势和起皱的故障预测的职位和LS-DYNA3D是一致的。
2.，分布和E2处处显示无花果。4—7。价值计算的职位是1分钟零，这并不表明没有变形，但这只是小。E1分钟的LS-DYNA3D有负价值，它的规模表明皱纹上存在的空白。尽管差异1约9%，分布趋势大致是相同的。此外，该位置的最大和最小太适当的，但E2分钟，具有相同的近似位置，是不同的。3。比较所有的应变状态的元素与空白荧光显示在无花果。8和9。他们我们¯等系统的比较结果，所有元素的荧光，而后者的设计师和企业最关注的。它是从这些®数据，所有的应变状态的元素在安全线，即结果是允许的。然而，在图8中，一个因素是密切的关键状态，这是危险的，应该避免实践。然而，结果在一些职位点评安全性。
3。实验结果以润滑¯由于金属及趋势应变状态的元素和验证的精度对模拟结果的可靠性，一些实验在植物。实验包括网络上的空白，冲压，然后测量处理数据。（1）使网络上的空白。它通常是适当的分析了大型车身面板网应变使网采用腐蚀电化学。以下是内容的电子腐蚀液体和液体中和。1。电子腐蚀性液体：氯化钾（氯化钾），80克；盐（氯化钠），90克；硝酸（硝酸酸），100毫升；盐酸盐（盐酸），水100毫升；（蒸馏水），4.5升。2。中和液体：烧碱（氢氧化钠），6克；nacho3（小苏打），0.3克；水（蒸馏水），3升。成型板网是

由模板论文，例如，打字蜡纸，并放置在一个锌板处理与ˆ5毫米。然后，该模具是刮一个光滑的塑料板略有弹性直到在纸上清楚地看到和统一。当®第一组的样品进行了测试，网六方面，乙，丙，丁，戊，男，在空白了，显示图10，而另一组，只有三个地区，被制成。
（2）冲压几乎。实验进行了该生产线的上海大众，实验参数设置根据实际冲压件。主要输入参数如下：标定内外压力滑块，405；多支点，4；平均力，120（3）处理实验数据。环形网已经取得了空白冲压前，转身在椭圆的长轴和短轴的主轴的应变。实际工程应变是通过测量获得的长度的长期和短期轴的椭圆。由于大尺寸的边框，为易测量，该地区的网被切断的电子切口。测量是通过一个量级—®与网格和透明软规则。的方向，特征点在每个区域的测量选定的，其中一个是基准，和线绘制连接，沿途的测量带。同时，距离测定计算网格数的点基准点。该方向的®第一组样本也显示在图10中，其中一个是前区域的边框和1，2，3和4的特征点。测量进行了沿连接线A1A2和a3a4，和基准是，A1A21a3a4是3，同样的测量。表3和表4列出部分结果的工程应变的计算和实验在LS-DYNA3D沿线A1A2和a3a4，分别，在®复位实验（因为处理的局限性职位，其结果是不会显示在表。1从计算和E1个实验，同样为E2和E2）。曲线测定的试验和®计算结果分别在图11，这表明其结果是类似方面的变化趋势。根据实验，E1最大约为32%，E2分钟ÿ24.65%。在它们发生的位置显示图12，在价值是更接近实验结果在职位。从价值的角度，该结果在职位是更精确的比那些在lsdyna3d。然而，该地区最大和最小确定E通过职位和LS-DYNA3D大致相同。完全的工程菌株，在LS-DYNA3D职位接近，在实验中，就其发展趋势。4。差异分析
4.1，不同的计算模式职位和LS-DYNA3D代表的是静态的隐和动态显式解，分别，其中的主要原因之一是不同的结果。1。精度的隐式解优于的显式解，节省的时间。然而，变化的接触条件，导致一些问题，包括收敛。2。利用动态显式解，
时间步长集团确定了稳定的条件是不影响增加的接触点。因为不解决线性方程组，它是容易对付的大变形，滑动和接触问题。一个缺点是，当准静态问题实时解决，大量的计算时间是需要的，由于时间间隔。至于侧围而言，最短的时间lsdyna3d约7.5小时，但最长时间职位只有约3小时后者因此卓越在前方面的计算时间。
4.2。差异的要求，几何通过仿真系统不同的设计可以生产不同型号出于同样的车身面板。存在很大差距在精密的几何，一些司表面平滑的水平连接表面。因此，为了减少差异的设计者尽可能，几何模型的比较计算LS-DYNA3D职位要完成一个设计师。然而，一可以采用不同的手段来解决问题，由各自的要求从LS-DYNA3D职位点评。至于几何而言，LS-DYNA3D与职位要求的几何模型表达几何形状的零件尽可能准确，尤其是为的是表面的重要地点曲率变化大。以下是主要的不同的系统的几何模型。（1）由于没有显式解及收敛，LS-DYNA3D

是不太敏感的干预的冲床和死去的职位。如果存在表面的拔模斜度角<0，然后继续计算LS-DYNA3D没有停止，这是被禁止的，严重的实际生产。相比，LS-DYNA3D，职位与隐式的解决办法是更敏感的干预。如果任何模式的角度设计不合理，计算立即停止时干预发生。该计划将显示计算是成功的在屏幕上如果没有其他的问题。在
事实上，冲压是不完整的。在建模过程中侧围，东西类似上述情况。几何模型显示在图13（一）是修改前的拔模斜度，而图13（二）、（三）表明该模式的角度正常的第三表面液氢之前和之后修改。
（2）差异在处理连接：1。不同处理裂缝。LS-DYNA3D多敏感的裂缝，使解决方案失败，但职位允许有一些裂缝模型，例如，失去一个表面可以使溶液成功2。不同处理尖角。尖角不®lleted自动在LS-DYNA3D，但在同一时间，这带来了很多困难®目的的预处理该®有限单元，并导致应力浓度和堆积的金属¯哦。不过。预处理是自动完成的职位，在其中最小尺寸的元素需要是德®内德。嵌缝尖锐的角度是自动完成由德®宁以前最小®让。虽然这可以减少工作量的造型，在实践中，设计的®让直接影响英法®近年模具表面的试验设计模具。要求是在LS-DYNA3D尖角严格几何®让需要建造建模，它对应的实际做法和提供证据的试模。
3。差异在处理重叠表面。一些有限的重叠的表面下的误差是允许在lsdyna3d，但这是不允许在所有的职位。通过分析仿真结果，该默认值的裂缝，尖角和重叠表面是尽量避免在计算，无论是使用模拟软件。一方面，仿真结果的比较好，但是在另一方面，几何模型更类似于真正的死亡，这有利于分析结果并指示试模。4。不同预处理方法的®有限元。由于限制的预处理中的应用®在LS-DYNA3D有限元，网格制作的软件根据实际需要和调整的重节点的连接表面。此外，网格可以和三角形和四边形单元达到最最优预处理状态。然而，这需要一个很多时间。在职位，该网是自动和不受干预的设计师。它可以节省时间，但一个不满意的网格莫迪®教育只有通过调整最小尺寸的元素。因此，在表面连接，节点不可能是叠加的，特别是在部分在曲率变化较大，哪里有许多表面。
5。不同的模具结构。当模具结构是在LS-DYNA3D，工作量很大由于冲压，模具，在拉延筋和粘合剂必须单独建立，这是不可能的使凸模完全一样，这可能会导致不同的计算结果。在职位，只有模具模式是必要的，冲头和持有人自动产生的®宁他们从偏移距离模具；后者是更准确的前。此外，在职位，没有拉延筋制作模具和曲线对应的真实拉延筋只需要画在模具，从而降低工作量。然而，该强度和半径必须事先的®内德。从以上的讨论，这是看到的不同的系统可能带来的一些不同的仿真结果。然而，该在系统的差异导致不同的结果，这是不可取的，允许不同的系统存在的。但是，如果只有自然是，区别可以减少到最低限度，使他们的结果是接近，和更符合上述的实验，同时确保增加仿真结果可靠性。

5。结论计算，比较和模拟分析结果通过仿真系统的侧提供的厚度变化，工程和对比的应变状态和荧光加以探讨，并提出了该地区可能出现皱纹和失败。重视实验与比较理论计算结果是清楚的。从对比计算结果的一个复杂的部分，这种差异性的系统分析和差异的原因是，包括不同的系统本身的造型。此外，措施减少分歧提出提高了模拟结果的可靠性。否则，从比较，设计师会发现的模拟的开始，他们应满足的要求构建的模型，尽量避免，差异所带来的仿真系统本身。工具书类
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