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
板金属回弹仿真与模面补偿方法
内容提要
: k: K5 Y$ Z$ n8 A8 E: [3 U„ 引言
% C  U1 s  Y6 i0 ^„ 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
: h% C9 _9 N1 `: ?$ u  I  _& h™国际汽车工业开展趋向之一

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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
7 g' F' f( v: r: G, o„ 求解回弹问题所触及的关键点
◇ 回弹仿真精度
" Y4 \; a# _3 x, t! V3 Y2 K1 l8 b应力计算的有效算法
( x. g0 A% }3 V0 Z模拟参数的设置，成形条件的定义
更精确的材料模型 (屈服准绳,  材料强化（幂线性指数n ,…… )
更合理的单元列式 (记及厚向应力影响, 面内剪切应力影响, …)
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
映射
投影
7 H& E7 i. A" `! v" G  Q2 l3 i  s重构

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引言 (续)
. i9 S/ `$ \  [, n" ~9 [. k„ 应战性的工作
‡ ◇ 进步回弹模拟精度
◇ 研制通用的工具外表补偿算法
4 ~2 {6 k8 N& L3 W2 _8 }) p; w
卸模之前的迭代方程
6 l+ P: u( E' i& x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
$ C. V! f( w6 R( Q/ {1 b/ I3 D: x" ?回弹模拟
细致执行步骤：
# Z% K' c1 ]2 y* W! p1 w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
* L8 x7 A3 P  }' j; ]: Z' Q1 s7 ~隐式算法转换带来的数值积分误差
  Q5 T% Q1 D/ c# w- u0 |9 s‡ 耗费了更多的模拟时间来换取应力场精度的
5 C) P% g5 o  w3 e5 H7 H+ }1 h; r改善
‡ 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
思索工具影响的动力显式回弹算法 (续)

工具外表补偿方法
„ 根本步骤
7 `  r$ }: v; E¾ 有限元模拟FEM simulation (Forming and Springback);
  n$ h! H1 w" |* W0 B3 z, y¾ 外表插值映射 Surface mapping (Interpolation);
# f# A' _$ U- _8 O& u¾ 工具外表的逆投影修正
% O. C7 E2 v- KReverse modification of tool surface (projection);
¾ 工具外表重建 Tool Surface regeneration.

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:
R-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
工具外表补偿之后，在工具网格上的一切
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
5 G/ I6 M" z$ V2 \( C& C! q, {位置点在目前的算法中还需求转换成ASCII
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）
+ w* W3 ]" R) R9 I" ^曲面.

结果与讨论
回弹模拟及与实验比照
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