汽车覆盖件冲压回弹补偿与控制方法研究

论文摘要

目前在汽车制造领域中考虑安全性的要求，已经有很多汽车制造厂商采用新型高强度材料作为汽车覆盖件材料。为了研究高强度材料汽车覆盖件在冲压过程中的变形，解决变形过程中的回弹问题，本文采用理论与实际相对比的仿真试验研究方式来分析和解决高强度材料的变形回弹问题，从而提出了回弹补偿的具体办法，并通过KMAS软件来实现。具体为： --重点分析了高强度材料的力学特性，建立了基于材料参数的多种本构模型，并研究了其应变规律。 --根据有限元的基本理论，建立了仿真过程中的有限元单元模型。 --分析了影响材料回弹的物理和机械因素。 --通过对高强度材料TRIP700的材料特性以及使用特征的分析，创新的使用可视塑性试验方法并辅助以几何测量学以及摄影照相技术来全面的分析材料在变形过程中的瞬间变化情况，从而了解了高强度材料的变形过程。为其回弹补偿提供了科学的依据。 --通过对回弹仿真与实际零件以及CAD数据的对比，建立了回弹仿真的流程，并创新的利用偏差分析法与超声波无损检测相结合得出了在仿真过程中仿真参数的选取对回弹的影响程度，并通过进一步的试验验证，得出了回弹仿真过程中高强度材料成形的最优参数组合。 --根据高强度材料变形的特点，在总结各方面对回弹补偿研究的基础之上，通过对补偿因子法进行深入的研究，创新的提出了交互式的平均偏差因子直接补偿研究法。并在全部补偿的同时对特殊区域进行局部的因子补偿，提高了补偿的精确性。并通过实际的KMAS仿真对比了基于实际的零件与基于仿真的零件的补偿算法，表明了基于实际零件的补偿因子算法的优越性。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的目的和意义
• 1.2 汽车覆盖件成形领域的研究现状
• 1.3 回弹模拟研究概况
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 汽车覆盖件成形弹塑性理论基础
• 2.1 引言
• 2.2 本构方程遵循的一般准则
• 2.3 屈服准则
• 2.3.1 屈雷斯卡屈服准则
• 2.3.2 米塞斯屈服准则
• 2.3.3 材料的各向异性屈服函数
• 1. Hill二次屈服函数
• 2. Gotoh四次屈服函数
• 3. Barlat-Lian屈服函数
• 4. Barlat六参量屈服函数
• 2.4 加卸载准则
• 2.5 小结
• 第三章 汽车覆盖件的有限元模型分析
• 3.1 有限元基本概念
• 3.2 空间拟弯曲膜单元模型
• 3.2.1 空间膜单元组几何关系
• 3.2.2 膜单元组弯曲理论
• 3.2.3 结点内力计算
• 3.3 BT壳单元有限元模型
• 3.3.1 坐标系和运动学描述
• 3.3.2 变形率、应力率和等效结点内力的描述
• 3.3.3 单元平衡方程
• 3.4 小结
• 第四章 汽车覆盖件成形过程中的回弹影响因素分析
• 4.1 影响回弹的材料特性（尤其是高强度材料）
• 4.1.1 材料特性曲线
• 4.1.2 特性值确定
• 4.1.3 材料描述
• 4.1.4 变形特性
• 4.1.4.1 断裂时的延伸率
• 4.1.4.2 屈服极限和拉伸强度
• 4.1.4.3 弹性模量E
• 4.1.4.4 n值
• 4.1.4.5 r值
• 4.1.4.6 成形极限曲线
• 4.2 影响回弹的机械因素
• 4.2.1 凸模圆角半径
• 4.2.2 拉伸间隙
• 4.2.3 凹模半径
• 4.2.4 压边圈压力
• 4.2.5 拉延筋
• 4.2.6 毛坯剪切力
• 4.2.7 摩擦与润滑
• 4.3 失效和缺陷模式
• 4.3.1 缩孔
• 4.3.2 尺寸偏差
• 4.4 小结
• 第五章 高强度材料成形过程的实验研究
• 5.1 实验零件
• 5.1.1 使用特征
• 5.1.2 材料特性
• 5.2 原型样件模具实验
• 5.3 借助于可视塑性法的应变分析
• 5.3.1 方法描述
• 5.3.2 方法实施
• 5.3.3 结果分析
• 5.4 超声波厚度测试
• 5.5 几何学测量
• 5.5.1 用卷尺和折尺测量样件
• 5.5.2 借助于数字化测量
• 5.6 小结
• 第六章 汽车覆盖件成形的回弹仿真分析
• 6.1 仿真系统KMAS
• 6.1.1 拉延过程中的显式算法
• 6.1.2 回弹的隐式算法
• 6.2 仿真流程
• 6.3 拉延过程仿真与实际对比
• 6.4 拉延件厚度和拉延件几何尺寸优化
• 6.5 回弹仿真
• 6.5.1 仿真流程的参数变化
• 6.5.2 模具网格的影响
• 6.5.3 零件网格的影响
• 6.5.4 元素表达方式的影响
• 6.5.5 影响因素总结
• 6.6 回弹仿真结果与实际对比评价
• 6.6.1 结果评价
• 6.6.2 参数优化
• 6.7 小结
• 第七章 回弹补偿的方法研究
• 7.1 回弹补偿分析
• 7.1.1 回弹补偿原理
• 7.1.2 模具表面几何补偿
• 7.1.3 预先弹性法
• 7.2 补偿因子法研究
• 7.3 零件实例分析
• 7.3.1 定位
• 7.3.2 补偿的模具部分分配
• 7.3.3 补偿因子选择
• 7.4 带补偿模具的变形仿真
• 7.4.1 板坯拉伸与厚度改变
• 7.4.2 补偿之后的回弹区域对比
• 7.5 基于仿真零件的回弹补偿
• 7.5.1 全部补偿
• 7.5.2 局部补偿
• 7.6 基于实际零件的回弹补偿
• 7.7 小结
• 第八章 结论
• 参考文献
• 攻博期间发表的学术论文
• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 附录
• 附录A:ARGUS变形分析结果
• 附录B:超声波无损检测图示
• 附录C:不同拉延阶段尺寸分析
• 附录D:ARGUS/无损检测/KMAS板坯厚度减少对比
• 附录E:回弹结果评价截面
• 附录F:不同参数的影响分析