基于CATIA的覆盖件产品可成形性同步仿真系统

论文摘要

汽车覆盖件结构复杂,外形轮廓尺寸大,一般都包含复杂的局部翻边形状,成形质量高求高。在产品设计阶段,传统方法主要根据经验或简单的理论方法设计产品形状,对工程技术人员要求很高。随着科技的进步和计算机技术的发展,有限元模拟技术的产生可以帮助设计人员在产品设计阶段就考虑影响产品可制造性的各种因素,在很短的时间内,得出比较精确的结果,在很大程度上节省了产品开发成本,缩短产品开发周期。论文的研究得到国家数控重大专项项目“C级轿车覆盖件整体侧围、翼子板和新型环保材料内饰件冲压成形模具”（No.2009ZX04013-031）和国家自然科学基金“复杂汽车结构件多工位级进模条料设计的快速仿真模型与关键算法研究”（No.50905067）的资助。论文采用CAA二次开发技术,设计开发了基于CATIA平台的汽车覆盖件产品设计可成形性同步仿真系统BEW （Blank Estimation Wizard）。该系统利用CATIA发布（publication）功能,实现CAD与CAE模型的同步更新,减少了产品设计初期CAE反复建模时间,避免模型数据丢失和精度损失。系统基于改进的有限元逆算法,根据零件形状或带有工艺补充面的工件形状即可快速计算出冲压件的毛坯形状,预测零件的应力应变分布。作为DFM的一个有效载体,系统可应用于汽车覆盖件产品设计初期,帮助企业提高新产品工艺质量和产品质量,缩短新产品开发时间,节省产品开发成本。论文对汽车覆盖件产品设计可成形性同步仿真系统的开发工具CAA以及改进的有限元逆算法的开发思想进行了分析概述。在汽车覆盖件结构特点和成形工艺分析的基础上对系统进行了详细的需求分析和框架、界面设计,并初步确定了系统的工作流程,概况描述了CATIABEW系统的总体设计和实现。论文对CATIABEW系统的主要关键技术进行了详细介绍。针对系统操作过程中涉及大量数据的创建和修改,系统利用CAA提供的属性操作接口进行了有效的处理;CATIABEW系统集成了FASTAMP网格剖分器,相比CATIA自身携带的剖分器,不仅剖分速度快,而且减少了畸形单元;此外利用CATIA的“发布”关联技术实现了系统的同步更新,避免了因初始模型的修改导致繁琐的有限元模拟操作。论文通过对比汽车底板和汽车外围板的系统模拟结果和实验结果,验证了系统具有良好的稳定性,且误差较小,求解速度快,满足工业的实际要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题来源、研究背景和意义
• 1.2 本领域的研究概况
• 1.3 课题研究内容
• 2 覆盖件产品可成形性同步仿真系统的开发基础
• 2.1 引言
• 2.2 有限元逆算法基本原理
• 2.3 CAA 概述
• 2.4 本章小结
• 3 覆盖件产品可成形性同步仿真系统的总体设计与实现
• 3.1 引言
• 3.2 系统需求分析
• 3.3 系统框架设计
• 3.4 系统工作流程
• 3.5 系统界面设计
• 3.6 本章小结
• 4 覆盖件产品可成形性同步仿真系统关键技术研究
• 4.1 引言
• 4.2 CATIA 属性存储技术
• 4.3 曲面网格剖分技术
• 4.4 基于“发布”的关联设计
• 4.5 本章小结
• 5 覆盖件产品可成形性同步仿真系统的实例分析
• 5.1 引言
• 5.2 产品整体可成形性分析
• 5.3 产品关键区域可成形性分析
• 5.4 拼焊板产品可成形性分析
• 5.5 产品回弹快速评估
• 5.6 本章小结
• 6 全文总结与课题展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 课题展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表的论文