板材多步逆成形中间构形初始解构造算法研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:eykical520
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车身覆盖件作为车身主体,其冲压成形工艺性分析是整车开发中一个核心环节。在覆盖件开发阶段,传统的正向增量成形分析法在仿真精度上展现出优势,但是计算效率低的缺点十分明显,与设计初期产品方案需要不断修正的需求不符,更适合后期最终方案的精细分析与验证。顺应覆盖件在设计初期的分析特点,基于全量理论的逆成形分析法被提出,一步逆成形法简化条件、直接计算零件到初始板料的过程,对于一般零件有很好的求解速度与计算精度,算法已实现软件商业化;但是该算法在应力评估上精度却不够高,对于覆盖件冲压成形的胀形问题和弯曲与反弯曲问题的求解效果不甚理想,不能满足客户高级别的需求。因此,基于一步逆成形法,考虑压力加载路径与材料变形历史,发展出多步逆成形法,在不太影响计算效率的同时提高求解精度。实际上,在多步逆成形法中是引入中间构形来考虑加载历史与变形路径的,两相邻构形间的求解思路沿袭一步逆成形法的理念,不断根据已知构形求解未知构形、实时更新构形间应力应变状态,最终精确计算出初始板料的同时分析零件的成形性。但是,有别于一步逆成形法中初始板料上物质点Z轴坐标值是相同的,初始解可以直接在平面上构造;中间构形上所有物质点的坐标信息均是未知的,无法直接构造。因此,构造一个好的中间构形初始解成为多步逆成形法中关键问题之一,本文主要针对其构造过程以及相关问题展开研究。(1)基于滑移约束曲面构造中间构形初始解。首先,根据板材冲压成形中的纯弯曲效应求解出纯几何弯曲构形;然后,采用优化算法优化纯几何弯曲构形获取对应阶段的滑移约束曲面;最后,利用滑移约束曲面与零件间两套展平网格的节点映射关系构造对应中间构形的初始解。(2)在两套网格节点映射过程中,部分节点可能会出现无映射区域这一种情况,针对此,提出利用三次NURBS曲线边界扩展映射区域的解决方案。首先,根据滑移约束曲面的边界求解出该曲线的控制点;然后,按给定方向移动控制点计算出新的控制点坐标;最后,根据新的控制点坐标求解出对应的扩展曲线。上述算法已在完全自主产权的COMX底层构架上开发出多步逆成形有限元分析模块,即KMAS/Multi-step模块,相关零件的数值分析,验证本文算法的可行性与有效性。
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