板金属回弹仿真与模面补偿方法

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Springback Simulation and Tool
Surface Compensation Algorithm for
Sheet Metal Forming
0 u) d5 j% {8 W7 z$ V板金属回弹仿真与模面补偿方法
* B5 Q4 h) L7 @( g/ W内容提要
) i( W- _* q( a1 R7 f" g% X: D3 y+ X6 S„ 引言
„ 思索工具影响的动力显式回弹算法
„ 工具外表补偿方法
„ 结果与讨论
™国际汽车工业开展趋向之一
! [5 u0 W5 X7 D/ W6 G( M/ j$ d

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引言 „ 回弹问题必然存在，关于轻量化设计制造，材料产生的回弹影响日益突出。
„ 回弹问题研讨愈来愈重要
" v/ ]6 |2 a- G+ i$ I, j„ 求解回弹问题所触及的关键点
% Z' D; u- w" N◇ 回弹仿真精度
应力计算的有效算法
模拟参数的设置，成形条件的定义
. @* I- g9 ~4 M9 h更精确的材料模型 (屈服准绳,  材料强化（幂线性指数n ,…… )
5 O  R, L1 @" d3 P* o* Z更合理的单元列式 (记及厚向应力影响, 面内剪切应力影响, …)
- Y8 y/ g8 e9 E更光滑的接触算法 (工具及补偿面光滑方法, 摩擦模型, …)
◇ 工具外表补偿算法
+ U* ^9 V* Z" T, {0 I. n5 X! ]映射
- W, O5 Q/ r" u5 w: z4 o: s1 j投影
/ r9 x, q+ o, y重构

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引言 (续)
„ 应战性的工作
‡ ◇ 进步回弹模拟精度
5 i% t$ D( l0 t2 g- }◇ 研制通用的工具外表补偿算法

* F" g2 M# `5 ]! U% W" G5 `卸模之前的迭代方程
思索工具影响的动力显式回弹算法(DESA)

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思索临界阻尼的动力松弛方法用于板料与工具脱开后的
& o' V( @  P8 k* e3 Z( E回弹模拟
细致执行步骤：
7 r. [8 Q% s1 Y' E3 y3 b# x7 Q" ^: o! D* M思索工具影响的动力显式回弹算法 (续)

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思索工具影响的动力显式回弹算法 (续)

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¾算法特性
‡ 加、卸载采用同一种算法，可以防止显式向
) @) x: t0 @& r/ A7 p) G- t隐式算法转换带来的数值积分误差
& J. h% C7 h7 H& f4 n2 ^8 i‡ 耗费了更多的模拟时间来换取应力场精度的
改善
: G5 Z6 Q+ j) t0 n1 M7 X‡ 临界阻尼动力松弛算法可以快速抑止和削减
板材内的应力振荡，进而削减后续的模拟时间
+ t% T1 |3 t0 A/ d* a5 u* t+ B4 E思索工具影响的动力显式回弹算法 (续)

1 p8 F0 A0 \$ @3 j/ ]# t& K) K工具外表补偿方法
„ 根本步骤
; O$ |. h; Z0 L/ N% o( E0 \- L. ?¾ 有限元模拟FEM simulation (Forming and Springback);
¾ 外表插值映射 Surface mapping (Interpolation);
  W0 d5 s* z  o8 ]¾ 工具外表的逆投影修正
6 V: i* |  w; l/ o# X& x* [Reverse modification of tool surface (projection);
¾ 工具外表重建 Tool Surface regeneration.
+ z! t: q( i8 ~, s) R; ?7 r" W# w/ N, O
6 ?5 l9 _9 \( d8 J1 G* M工具外表补偿方法（续）

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工具外表映射算法

插值方法:
: Y0 [+ r% G7 \: BR-S 自然坐标映射方法与三角形
单元坐标映射方法

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工具外表投影算法图例说明

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工具外表重构
( A; D. [: I( n6 V, p工具外表补偿之后，在工具网格上的一切
' d* S, L: _( m' b点将被修正并在预先控制在允许的误差内.
初始输入的工具网格点所对应的补偿后的新
位置点在目前的算法中还需求转换成ASCII
8 C2 Q, Q! y, q4 S8 m; A格式，然后，再输入到 CAD 软件中，应用
软件中的重构功用产生新的补偿（可加工）
曲面.

9 D2 i8 P! W8 V, ?结果与讨论
7 f1 V* y, ~$ r" w回弹模拟及与实验比照
6 X; D% x6 Q4 H$ r$ H国际权威的Benchmark实验测试 软件成熟度情况

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高压边力下材料拉延时表现出的各向异性比照