【摘 要】
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汽车覆盖件是一种特殊且重要的冲压零件,随着有限元基础理论方法的不断成熟,金属板材数值模拟技术被广泛应用在汽车覆盖件冲压成形分析中,为汽车行业的高速发展提供了有力的技术保障,为企业带来了巨大的经济效益。板材冲压成形的一步逆方法因其输入简单、计算效率高而广泛应用于冲压件的初期设计阶段,目前一步逆等几何分析方法已经成功的应用在几何形状简单的板料成形中,然而实际工业生产中的冲压件通常包含大量裁剪NURBS
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汽车覆盖件是一种特殊且重要的冲压零件,随着有限元基础理论方法的不断成熟,金属板材数值模拟技术被广泛应用在汽车覆盖件冲压成形分析中,为汽车行业的高速发展提供了有力的技术保障,为企业带来了巨大的经济效益。板材冲压成形的一步逆方法因其输入简单、计算效率高而广泛应用于冲压件的初期设计阶段,目前一步逆等几何分析方法已经成功的应用在几何形状简单的板料成形中,然而实际工业生产中的冲压件通常包含大量裁剪NURBS曲面。板料成形是一个集几何、材料和接触等多重非线性问题,通常采用Newton-Raphson迭代法求解。获得一个良好的初始解,对于非线性方程的求解至关重要,初始解的质量直接影响塑性迭代的计算,本文采用基于能量理论的初始解预示算法,求解复杂剪裁模型的一步逆等几何初始解。本文的主要研究内容如下:本文采用剪裁曲面分析方法处理被剪裁的NURBS曲面,对剪裁曲面的数据结构处理、剪裁曲面的数值积分等关键问题进行了详细研究,利用剪裁前完整曲面的数据信息求得交点坐标,将剪裁单元分解成若干三角形积分域,从而计算剪裁单元的刚度矩阵。对于非协调耦合问题的常用处理方法有罚函数法、拉格朗日乘子法和Nitsche方法,本文使用Nitsche方法处理非协调曲面的耦合,根据平衡方程推导Nitsche方法中耦合矩阵的求解公式,并将Nitsche方法与剪裁曲面分析方法相结合,介绍了沿着剪裁曲线积分时积分区间的选取原则,并将其应用在基于能量法的初始解预示算法中,通过方盒、S梁和B柱上接头三个数值算例,求解复杂剪裁模型的初始解轮廓,并将结果与对应单片模型的初始解或通过有限元分析方法得到的初始解进行对比,证明了该方法在处理复杂剪裁模型板料成形分析时的有效性。
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