汽车覆盖件冲压成形工艺设计是一项复杂的工作。成形过程中,板料上的应力、应变分布情况和变化路径非常复杂。工艺设计过程中,要考虑板料变形成形过程中不同位置材料的变形协调问题,避免出现过分变薄以致拉裂、起皱,还要尽量控制板料的回弹量在允许的范围内。综合上述要求,汽车覆盖件工艺设计若只靠人为经验,其工艺过程参数的优化既费时又费力,且不一定能达到预期的效果。近年来,在金属塑性成形领域,随着非线性有限元分析技术的发展,数值模拟及分析方法已成为工业设计开发和生产过程的一项关键技术。通过该技术手段的应用,可以大幅度提高产品质量,降低产品成本,缩短产品开发周期。本课题来源于国家自然科学基金项目面向自主设计的汽车覆盖件成形性快速仿真及工艺优化技术研究”,项目批准号为50575080。在华中科技大学模具国家重点实验室开发的基于改进的有限元逆算法和动力显式算法的FASTAMP模拟软件的基础上,论文提出了一种新的任意复杂曲面的展平算法,可以快速准确地展平任意复杂曲面。作者通过对多种传统曲面展平算法的研究,比较分析各自的特点及优缺点后,提出了一种新的基于增量有限元的曲面展平算法。该算法具有计算快速、求解准确、易于实现、通用性好的特点。传统的展平算法如几何展开法和力学展开法,把零件的外形特征和变形过程中的受力变形作为两个孤立的问题来讨论,计算量大,准确性低。本文提出的算法综合考虑了零件的几何特征和变形情况,采用几何展开和基于能量模型相结合的算法,真正解决了任意曲面的展平问题。通过大量复杂实例验证了此算法的正确性和精确性,表明此算法能够广泛地应用于飞机、汽车、服装设计、玩具设计、制鞋等领域。论文还将其应用于有限元逆算法的初始位移猜测,快速成功地获取了高精度的毛坯外形尺寸。这将大大减少汽车覆盖件的试模次数,从而降低产品的生产成本,缩短生产周期,提高产品质量。