小论文机械工程材料

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1、板材多点成形使用弹性垫后回弹的数值模拟杨建鸣郝洁任振中（内蒙古科技大学机械工程学院，内蒙古包头014010）摘要：回弹是板材多点成形中一个必须解决的问题，本文利用有限元软件LS-DYNA对板材冲压成形的回弹进行数值模拟。使用3mm厚的弹性垫抑制板材成形产生的压痕，但弹性垫的使用加上板材的回弹会导致成形误差的降低。基于数值模拟的结果，提出了修正基本体群成形面补偿回弹。经过两次补偿，精度得到了很好的提高，证明该方法可以很好地补偿多点成形中的回弹。关键词：多点成形；LS-DYNA；弹性垫；回弹Numericalsimulationofspringb

2、ackofthemulti-pointformingforplankafterusingelasticcushionYangJian-mingHaojieRenZhen-zhong(InnerMongoliaUniversityofScienceandTechnologyMechanicalEngineeringCollege,InnerMongoliaBaoTou014010)Abstract:Springbackisaproblemthatmustbesolvedinmulti-pointforming,inthispaper,finit

3、eelementsoftwarels-dynawasusedtosimulateplatestampingspringback.3mmthickelasticcushioninhibitteddimpleofsheetforming,buttheuseofelasticcushionandplatespringbackwouldleadtoshapeerror.AmethodwasproposedwhichmodifiedtheformingsurfaceofelementgroupintheMulti-pointforming(MPF)by

4、iterativewaysaccordingtothenumericalsimulationresults.Theaccuracyofformingwasimprovedaftertwocompensation,itwasprovedzhatthismethodcancompensatespringbackofthemulti-pointforming.Keywords:multi-pointforming;LS-DYNA;elasticcushion;springback;多点成形技术的基本思想是将实体模具离散化，由一系列规则排列的基本体组

5、成的“柔性多点模具”取代传统冲压成形的实体模具。该技术在板料三维曲面成形方面有着广阔的应用前景，它特别适合于曲面板制品的多品种小批量生产及新产品的试制。目前，已经在高速列车流线型车头覆盖件、潜艇外板以及人脑颅骨修复体等成形件的数字化制造中得到广泛应用。板材成形时，回弹是不可避免的现象。在外载荷作用下板材的变形由塑性变形和弹性变形两部分组成，当外载荷卸掉后，塑性变形保留下来了，而弹性变形则回复，使成形件的形状和尺寸都发生与加载时变形方向相反的变形，这很大的影响了成形件的尺寸精度。因此，采用数值模拟技术研究多点成形中的回弹可有效地预测和减小回弹，

6、从而提高成形尺寸精度[1]。收稿日期：2010-9-2；修订日期：作者简介：姓名：杨建鸣；出生年月：1957；性别：男；民族：汉族；祖籍：北京；职称：教授；学历：硕士研究生；主要研究方向：计算机图形学。51．板材回弹模拟的有限元基本算法1.1基本理论板材的回弹模拟即要求有显式分析以模拟动态成形过程，还需要有隐式分析以模拟卸载后的静态回弹阶段。对于非线性结构静动力分析，LS-DYNA可以交替使用隐式求解和显示求解，进行薄板冲压成形的回弹计算[2]。首先用ANSYS/LS-DYNA程序模拟动态成形过程，然后将变形后的几何形状和应力输入到ANSYS

7、隐式分析中求解，具体的分析过程如图1所示：图1显-隐式回弹分析的过程示意图Fig1Theprocesssketchmapofexplicit/implicitalgorithminspringbackanalysis1.2有限元模型对钢板的回弹进行数值模拟，材料为各向同性，弹性模量E=207Gpa，泊松比，屈服强度，切向模量，密度。板材大小L=96mm×64mm。基本体采用12×8排列，间距是8mm，基本体半径5mm。板材和基本体单元模型均采用SHELL163壳单元，其中板材分为6144个单元，上基本体分为6828个单元，下基本体分为6828

8、个单元。图2所示是板厚为1mm，目标曲率半径为R=50mm的圆柱面回弹前后图，其中虚线部分为回弹前的形状。图2板材回弹前后图Fig2beforeandaftersp