冲压件回弹有限元仿真分析
板料冲压成形的弹塑性有限元仿真分析方法
（ ． ｈ ｏ ｆＭ ｅ ｈａ ｒ ｎ ｃ Ｅｎｇ ｎ ｅ ｉ ｇ，Ｃｈ ｎ ｃ ｕ ｉ ｅ ｓ ｔ ｆＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ，Ｃｈ ｎ ｃ ｕ ３ ０ ２，Ｃｈ ｎ １ Ｓｃ ｏ ｌｏ ｃ ｔ ｏ ｉ ｉ ｅ ｒｎ ａ ｇ ｈ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｙ ｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ａ ｇ ｈ ｎ１ ０ １ ｉａ ２ Ｓｃ ｏ ｌｏ ｓｃ Ｓｃｅ ｅ ． ｈ ｏ ｆＢａ ｉ ｉｎｃ ，Ｃｈａ ｇｃ ｕ ｎ ｈ ｎ Ｕｎｉ ｅ ｓ ｔ ｆＴｅ ｈ ｏ ｏ ，Ｃｈ ｎ ｃ ｕ ３ ０ ２，Ｃｈ ｎ ） ｖ ｒ ｉｙ ｏ ｃ ｎ ｌ ｇｙ ａ ｇ ｈ ｎ１ ０ １ ｉａ
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板 料 冲 压 成 形 的 弹 塑 性 有 限元 仿 真 分 析 方 法
厉 呈 臣 潘 晓 辉 韩 秀 清 ， ，
（ ． 春 工业 大 学 机 电 工程 学 院 ，吉 林 长 春 １ ０ １ ；２ 长 春 工 业 大 学 基 础 科 学 学 院 ， 林 长 春 １ ０ １） １长 ３０２ ． 吉 ３ ０ ２
Ｏ 引 言
板 料 成 形 是 利 用 模 具 对 金 属 板 料 的 冲 压 加 工， 获得质 量轻 、 面光 滑 、 型美观 的冲压 件 ， 表 造 具
现 使这 些 问 题 有 了 巨大 的改 善 。板 料 成 形 Ｃ ＡＥ
分 析 软件 ， 以在 产 品原 型 设 计 阶 段进 行 工 件 坯 可 料 形状 预示 、 品可成 形性 分析 ， 产 以及工 艺方 案优 化 ， 而有 效地 缩短 模具 设 计周 期 ， 从 大大 减少 试模
冲压模具仿真分析报告范文
冲压模具仿真分析报告范文一、引言冲压模具在现代工业生产中起着至关重要的作用，它们被广泛应用于汽车、电子、家电等行业。
为了提高冲压模具的设计和加工质量，缩减生产成本和周期，仿真分析成为一种重要的手段。
本报告旨在通过冲压模具仿真分析，评估模具在冲压过程中的性能和效果。
二、仿真模型建立本次仿真分析选择了一款汽车车门内板的冲压模具作为探究对象。
起首，依据实际工程图纸，利用CAD软件建立了模具的三维几何模型。
然后，依据冲压工艺要求，确定了冲压过程中的材料参数、模具间隙等关键参数，并将其应用于仿真模型中。
三、仿真分析结果通过有限元分析软件，对建立的冲压模具进行了仿真分析。
起首，对模具进行了应力和变形分析。
结果显示，在冲压过程中，模具的应力集中区域主要集中在凸模和凹模的接触面，而变形主要发生在模具的弯曲部位。
进一步分析表明，模具的应力和变形状况均满足设计要求，不存在严峻的变形或破坏现象。
其次，对模具进行了冲压过程的仿真模拟。
通过动力学仿真分析，得到了冲压过程中模具的运动轨迹和变形状况。
结果显示，模具的运动与冲压工艺要求基本一致，冲压件的成型效果良好。
同时，仿真结果还表明，模具的运动过程中存在一定的震动，需要进一步优化模具结构以缩减震动影响。
四、结论与建议通过冲压模具仿真分析，得到了以下结论：1. 冲压模具的应力和变形状况满足设计要求，不存在严峻的变形或破坏现象。
2. 冲压过程中模具的运动与冲压工艺要求基本一致，冲压件的成型效果良好。
3. 模具的运动过程中存在一定的震动，需要进一步优化模具结构以缩减震动影响。
基于以上结论，我们提出以下建议：1. 在模具设计阶段，应重视优化模具结构，缩减震动影响，提高冲压过程的稳定性。
2. 针对模具的应力集中区域，可以思量增加材料的强度或改变接触面的外形，以提高模具的寿命和耐用性。
3. 进一步探究冲压模具的动力学特性，以优化运动轨迹，提高冲压件的成型精度和一致性。
五、总结本次冲压模具仿真分析报告对一款汽车车门内板的模具进行了全面的性能和效果评估。
车身高强度钢板冲压回弹仿真与控制研究的开题报告
车身高强度钢板冲压回弹仿真与控制研究的开题报告1. 题目车身高强度钢板冲压回弹仿真与控制研究2. 研究背景汽车车身的轻量化是未来发展趋势之一，高强度钢板的运用是实现车身轻量化的有效途径之一。
但是，在车身高强度钢板冲压加工过程中，由于材料属性的影响，会出现材料的回弹现象，导致成型精度不高、材料浪费等问题，严重影响生产效率和成本控制。
因此，如何减少材料的回弹现象，提高成型精度，是当前亟待解决的问题。
3. 研究内容该项目旨在通过数值仿真和控制实验研究，探索车身高强度钢板冲压回弹现象的发生机理、回弹预测与仿真技术、回弹控制技术等方面的问题。
具体研究内容包括：（1）理论分析车身高强度钢板冲压回弹机理，确定影响回弹的因素和关键参数；（2）开展高强度钢板的回弹性能测试，建立高强度钢板回弹模型和数值模拟的方法；（3）通过有限元仿真，分析高强度钢板冲压回弹现象，探究不同冲压参数对回弹率的影响；（4）探索回弹控制的方法和措施，为改进高强度钢板冲压工艺提供指导；（5）开展相关实验验证，验证仿真结果的有效性，并分析实验结果与理论分析的符合程度。
4. 研究意义高强度钢板是汽车轻量化的重要途径，但回弹现象的存在限制了高强度钢板的应用范围，提高回弹控制技术，不仅可以提高高强度钢板冲压加工的精度和效率，也可以控制成本，提高汽车制造的竞争力。
本项目研究将有助于揭示高强度钢板冲压回弹现象的机理和规律，为开发车身高强度钢板提供理论指导，具有重要的理论和应用价值。
5. 研究方法本项目将采用综合的研究方法，包括理论分析、实验测试、数值仿真等方法。
其中，有限元仿真是本项目的核心内容，通过建立合适的材料模型、数值模拟模型和仿真算法，模拟高强度钢板冲压加工过程中的回弹现象，提高加工精度和效率。
同时，对仿真结果进行实验验证，保证仿真的可信度，对回弹控制方法和方案进行优化和改进。
6. 研究进度（1）文献调研和材料测试：1月~2月（2）有限元仿真和分析：3月~7月（3）回弹控制方法和方案研究：8月~10月（4）实验验证和成果总结：11月~12月7. 研究组成员本项目研究团队由一名项目负责人和四名研究成员组成，其中包括两名有限元分析专家、一名材料测试和分析专家、一名自动控制专家。
板料冲压成形及回弹有限元模拟分析
Ku=F
式中K为总刚度矩阵；u为位移向量；F为节点载荷向量。
在隐式算法中，对于第i个给定的加载增量，用Newton-Raphson迭代法，需要求解下面的方程：
板料冲压成形及回弹有限元模拟分析
摘要
回弹是板材冲压成形过程中不可避免的普遍现象，直接影响到冲压件的尺寸精度和零件最终形状。本文利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件中的非线性动力的显式、隐式连续求解功能，模拟了板料冲压成形过程与卸载后板料回弹变形的全过程，得到了成形过程中任一时刻各处Von-Mises应力云图和应变值及卸载后板料的回弹结果，帮助我们更好的认识分析板料冲压成形以及回弹过程中物质内部的变化。
ANSYS／LS-DYNA是一个通用的显示非线性动力分析有限元程序，近年来开发的板料冲压成形数值模拟新功能，取得了很大成功。通过计算，可以观察板料冲压成形过程中的变形状态、应力状态和壁厚变化，了解可能出现的起皱和开裂现象。此外，ANSYS／LS-DYNA程序具有显式、隐式求解功能，用显式求解模拟动态成形过程，然后用隐式求解模拟线性回弹变形。这不仅能够模拟材料变形过程，而且也能较好地计算回弹现象，比较准确地得到材料最终成形状态。
关键词：板材冲压，回弹，非线性有限元分析，数值模拟
Sheet metal stamping and rebound finite element simulation analysis
Abstract
The rebound is inevitable common phenomenon in sheet metal forming process, a direct impact on the final shape to the dimensional accuracy of the stampings and parts. In this paper, the nonlinear dynamic finite element software ANSYS / LS-DYNA explicit, implicit sequential solution function to simulate thespringbackdeformation of the sheet after sheet metal stamping process and uninstall the whole process, forming process at any time throughout the Von-Misesstress cloud and strain and after unloading sheetspringbackresults, help us to a better understanding analysis sheet metal stamping and rebound process material internal changes.
第 6 章 基于etaDYNAFORM 的冲压模有限元仿真.
第6章 基于eta/DYNAFORM 的冲压模 有限元仿真(Typical Examples of FiniteElement Analysis Based oneta /Dynaform)教学目标在板料成形过程中，传统的设计方法很难预测其在冲压成形过程中板料的破裂、起皱、减薄、划痕、回弹等缺陷；然而利用有限分析软件恰恰解决了这个问题，它能够对整个模具开发过程进行模拟。
其中eta/DYNAFORM 具有易学易懂、操作简便、直观等特点，从而为板料成形及模具设计提供帮助。
希望通过本章的学习，使学生基本掌握eta/DYNAFORM 软件的使用方法。
本章应该具备的能力：具备冲模理论、理论力学、材料力学基础知识，初步学会利用有限元分析软件进行辅助模具分析和设计。
教学要求 能力目标 知识要点权重 自测分数 掌握eta/DYNAFORM 的基本命令功能前处理、坯料工程、零件展开40% 掌握快速设置/拉延功能 板料、工具定义30% 掌握后处理分析功能成形极限图、厚度变化、应力云图30% 引例如右图所示带凸缘盒形制件，利用eta/DYNAFORM完成如下分析：(1) 运用eta/DYNAFORM 软件一步法展开凸缘盒形制件的毛坯外形。
(2) 运用eta/DYNAFORM 软件分析此凸缘盒形件是否可以一次拉深成形。
(3) 如不能一次拉深成形，那么R 取多大值制件可以一次拉深成形？模具设计与制造·158· ·158·众所周知，对于圆筒形制件拉伸模具来说，早已具有完整的设计、计算方法及其数据资料。
但对于圆锥形制件或盒形制件拉伸模具，就没有像圆筒形制件拉伸模具那样的解析理论，设计、计算变得尤为复杂，而且是半理论、半经验的设计方式。
为此，板料成形CAE 技术应运而生，它为解决上述难题提供了有效手段，已经成为国际塑性加工领域的一个研究应用热点。
从20世纪70年代后期开始，经过二十多年的发展，板料成形数值模拟技术逐渐走向成熟，已形成了商品化的板料成形分析CAE 软件，得到了许多工业部门的重视和应用：国外的著名大型汽车制造公司，都已开始应用板料成形分析CAE 软件指导板料成形件的开发和生产，产生了很好的经济效益。
板材冲压切边回弹有限元模拟中的切边处理技术
第11卷第5期2004年10月塑性工程学报J OU RNAL OF PLASTICIT Y EN GIN EERIN GVol 111 No 15Oct 1 2004板材冲压切边回弹有限元模拟中的切边处理技术3(11吉林大学数学学院,长春 130025) 杨 光1,2(21吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,长春 130025) 胡 平 吴志强摘 要:针对板材三维冲压成形的切边回弹问题,提出了基于大变形弹塑性有限元数值模拟理论的切边处理AIA 方法。
通过给定的模板,采用向前推进的方式对于切边线经过的单元进行处理,保证了网格的质量,由于调整过程中网格拓扑结构变化不大,直接把物理量转换到新调整单元的节点上,保证了转换后的精度。
最后将其集成到独立研制的冲压成形性分析软件KMAS 系统中。
两个数值实例验证了本文提出的切边算法的有效性。
关键词:AIA method ;切边处理技术;冲压成形;切边回弹;KMAS 系统中图分类号:TG 386;O241182 文献标识码:A 文章编号:100722012(2004)05200052043由国家“九五”重点科技攻关项目、国家自然科学基金重点项目(19832020)以及教育部重点科技攻关课题(99034)联合资助。
杨 光 E 2mail :yangg @public 1cc 1jl 1cn作者简介:杨光,男,1966年生,博士,副教授,主要从事CAD/CAE/CA G D 的研究收稿日期:2004201220;修订日期:20042092301 引 言随着汽车工业及相关工业发展对产品质量和精度要求的不断提高,金属板材在冲压过程不可避免的脱模回弹与切边回弹现象正在愈来愈引起产品制造部门工程技术人员的重视。
特别是各种浅拉延件,回弹问题更加明显,解决回弹问题的重要性也更加突出。
对回弹问题控制的准确性与否将严重影响汽车覆盖件的成形质量和尺寸精度,也是实际工艺中很难有效克服的成形缺陷之一。
基于CAE仿真弯曲件冲压的回弹分析
目录摘要 (III)ABSTRACT ................................................................................................................. I V 第一章绪论 . (1)1.1 引言 (1)1.2 课题研究的背景和意义 (2)1.3 国内外研究现状 (2)1.3.1 国内现状 (2)1.3.2 国外现状 (3)1.4 本课题主要内容 (5)第二章弯曲件的冲压理论分析 (6)2.1 弯曲件的分类及冲压变形特点 (6)2.1.1弯曲件的分类 (6)2.1.1大弯曲件及其变形特点 (7)2.1.2小弯曲件及其变形特点 (7)2.2 冲压弯曲回弹机理 (9)2.2.1 冲压弯曲的回弹机理 (9)2.2.2 弯曲件在成型过程中的应力分析 (9)第三章弯曲零件的回弹预测及控制方法 (12)3.1 回弹预测常用的计算方法 (12)3.1.1 解析法[7] (12)3.1.2 实验法 (13)3.1.3 有限元数字模拟法 (13)3.2 常用的回弹控制方法 (14)3.2.1 模具结构方面[1] (14)3.2.2 工艺方法方面 (19)3.2.3改进零件的构造工艺性方面 (19)第四章基于DYNAFORM的冲压实例的仿真分析 (21)4.1、DYNAFORM简介[1] (21)4.2、冲压回弹分析的一般过程 (21)4.3 U形弯曲零件冲压回弹过程仿真分析 (24)4.3.1U形弯曲零件冲压回弹指标[9] (24)4.3.2三维模型的创建 (24)4.3.3网格划分 (26)4.3.4零件参数设置 (28)4.3.5板料成型分析 (29)4.3.6提交运算 (32)4.3.7后处理 (32)4.3.8成型极限图（FLD图） (33)4.4回弹分析 (34)4.4.1成型分析 (34)4.4.2回弹量的计算 (34)4.5影响回弹的关键因素 (36)4.5.1摩擦系数 (37)4.5.2压边力 (37)4.5.3拉延筋阻力 (38)4.5.4模具间隙 (39)4.6本章小结 (40)结论 (41)参考文献 (42)致谢...............................................................................................错误!未定义书签。
金属板材冲压回弹的测量及曲率评价
金属板材冲压回弹的测量及曲率评价随着金属材料运用在机械制造中日益广泛，金属板材冲压回弹现象越来越受到广大技术人员的重视。
金属板材冲压是一种在普通温度下，将金属板材通过塑性变形，达到改变结构及外形的力学方法，它能够获得更复杂的结构件，使得材料加工的成本降低，同时能够有效地提高产品的强度、精度及一致性。
金属板材冲压回弹是指在冲压过程中，板材会经历一段回缩过程，板材受到冲压造成的变形会形成某种弹性和机械能量储存，当外力作用终止后，板材会根据其内部压缩能量，出现一定的回复变形。
金属板材冲压回弹的研究对于分析及控制金属板材冲压过程中的变形情况及性能行为很有重要的意义，因此对于不同的金属板材，在不同的操作参数条件下测量冲压回弹和曲率是一项重要的工作。
一般而言，金属板材冲压回弹的测量方法有三种：第一种是采用有限元方法，分析冲压结构的曲率变化；第二种是在内模模具中实际进行测量；第三种是采用冲压模拟方法，测量冲压角度和曲率。
对于金属板材冲压回弹的曲率评价，一般有两种方法：第一种是采用有限元方法，检测变形结构的曲率变化；第二种是采用实验方法，根据实际测量结果来评价板材曲率。
有限元方法可以比较高效地进行模拟仿真，从而有效评估金属板材的回弹曲率。
实验方法
可以根据实际测量结果快速评估金属板材的曲率变化，且准确性较高。
总之，金属板材冲压回弹的测量及曲率评价中，无论是采用有限元还是实验方法，都需要把握好冲压参数，以保证测量结果的准确性、可靠性和精确性。
且从来板材的强度、精密度、一致性及其冲压制件的可靠性、稳定性等方面，都必须做到达到机械设计或生产要求，而金属板材冲压回弹的测量及曲率评价是金属板材的质量控制的基础工作，因此有必要加以重视和加强。
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冲压件回弹有限元仿真分析
摘要针对不锈钢件难以成形以及在冲压过程中易产生回弹，采用有限元分析软件DYNAFORM，以沈阳地铁2号线连接板为例，对模拟得到的材料厚薄图、材料回弹图进行分析，优选工艺设计。
阐述了CAE技术在模具开发中的重要作用。
关键词有限元分析；冲压；DYNAFORM
0 引言
2006年大连机车引进了不锈钢城轨车体生产线，并先后承接大连快轨金州延伸线、沈阳地铁2号线、天津地铁2号线城轨地铁车辆的生产。
不锈钢相对传统碳钢城轨车有外表面无需涂装，可有效实现车辆轻量化，可有效提高车辆使用寿命等优点。
虽然有以上优点，但是奥氏体不锈钢热膨胀系数是钢的1.1倍，弹性模量大，抗拉强度屈服强度大，这些特点决定了不锈钢车体从设计到制造都与碳钢车体有着很大的不同。
它决不是简单的材料替换，而是一种全新的车体，因此开发周期和质量都难以控制。
在不锈钢车体中有大量的冲压件，对不锈钢车体的生产起着至关重要的作用。
回弹是冲压模具设计中要考虑的重要因素之一。
回弹现象主要表现为整体卸载回弹、切边回弹和局部卸载回弹，当回弹量大于允许容差时，就会影响冲压件的产品精度，从而产生缺陷产品。
因此，回弹一直是影响、制约模具和产品质量的重要因素。
本文以地铁车辆中的连接板为例，使用DYNAFORM软件对板材进行冲压成形模拟仿真，预测冲压所产生的回弹，为模具的设计提供前期依据。
1 DYNAFORM介绍
美国ETA公司和LSTC公司联合研发的DYNAFORM软件，是一种基于有限元方法建立，模拟仿真板料成型过程的专用软件。
Dynaform软件包含BSE、DFE、Formability三个大模块，能够完成坯料形状、压边力、拉延筋、冲压速度等几乎所有冲压模具设计参数。
回弹是一种小变形过程，是在加载完成后卸载过程中产生的。
但是在回弹过程中毛坯的所有点不会同时处于卸载状态中，部分点存在加载的可能。
因此成型模拟的准确性会影响回弹模拟的准确性。
DYNAFORM使用混合计算方法来分析回弹变形，为避免准静态隐式积分算法中的迭代计算，成型的模拟采用动态显式积分算法。
回弹时，卸载起主要作用，工件主要为弹性变形，而静态隐式算法可以得到较为准确的计算结果。
所以DYNAFORM采用动态显示算法模拟成型过程，以静态隐式算法计算回弹。
DYNAFORM的前处理功能非常丰富。
目前主流CAD软件的图形文件均能快速准确的导入DYNAFORM中，同时模具设计人员在DYNAFORM中也可以自行创建几何模型。
通过DYNAFORM中的DFE模块、BSE模块能够帮助模具设计人员设计出模具、坯料和排样等，从而在模具设计前期为用户提供初步的可行性分析。
LS-DYNA软件作为DYNAFORM的求解器是目前业界公认的板料成型模拟分析结果最准确的软件之一。
LS-DYNA软件通过动力显式求解器模拟冲压过程，完成冲压模拟分析后，LS-DYNA软件自动转换为隐式求解器进行回弹分析。
ETA-Post软件是ETA公司针对DYNAFORM专门开发的后处理软件。
用户通过ETA-Post软件可以产看板料变形后应力、应变的云图，从而对求解结果可以更直观的了解。
此外，ETA-Post软件还能将冲压过程中的各种参数随时间变化的曲线通过曲线图标显示，方便设计人员查阅。
因此目前，在机械制造业、大学等科研单位DYNAFORM已得到广泛应用[3]。
2 冲压成形的数值模拟仿真
2.1 网格的划分
网格划分将有限元仿真分析计算的精度和计算量，因此网格划分是建立有限元模型的重要步骤。
模具网格的划分要根据网格数目、网格疏密、单元阶次、网格质量、网格分界面分界点、位移协调性等因素综合考量。
坯料划分网格的时候，可通过软件的自适应网格划分技术，先采用单元数目较少的均匀分布。
在计算过程中，根据局部变形的剧烈程度，对变形剧烈的区域软件自动地进行二次网格划分，这样不仅能够保证计算精度，还能提高计算的效率。
图1为坯料最终的网格划分。
2.2 材料的选取
毛坯材料为SUS304不锈钢，厚度t=2mm，选用软件数据库提供的36号材料模型作为本次模拟计算的有限元单元类型，其主要参数如下：杨氏模量E=207GPa，泊松比V=0.3。
2.3 模拟结果的分析
图2所示是连接板回弹后的厚向位移分布云图。
3 结论
通过DYNAFORM软件仿真计算能够较为准确模拟板料的冲压过程，预测
板料在冲压操作过程中可能产生的回弹变量，使模具设计人员在模具试制之前及时完善冲压工艺，提高模具设计精度，缩短模具试制时间，减少修模次数，从而降低模具研发成本，缩短模具开发周期。
参考文献
[1]唐镜，黄鹤辉.汽车覆盖件模具冲压有限元仿真分析.南宁：广西大学，2008.
[2]薛松，周杰，罗征志，阳德森.保险杠内板成型回弹模拟分析及工艺控制.锻压设备与制造技术2005年第四期重庆：重庆大学，2005.
[3]陈文亮.板料成型CAE分析教程.北京：2005.。