论文题目: 汽车覆盖件成形过程数值模拟与优化技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械制造及其自动化
作者: 张峻
导师: 柯映林
关键词: 汽车覆盖件,板金成形,成形极限图,数值模拟,近似优化,响应面方法,空间映射技术
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 在汽车覆盖件设计过程中,由于技术能力、开发周期和开发成本等诸多因素的限制,技术人员不可能仅依靠大量的传统试错分析对覆盖件的成形方案进行改进。而近年来得到迅速推广的弹塑性有限元数值模拟技术为成形过程设计的自动化奠定了重要基础,并已成为提高车身开发水平不可缺少的重要工具。 现有的覆盖件成形研究主要以验证是否能避免出现明显的产品缺陷为主,对于如何在设计阶段提高汽车覆盖件各项性能指标等问题缺乏全面、系统的研究。这主要是由于塑性成形数值模拟的高度非线性和大计算量特征,使得成形过程优化变得非常困难。因此,基于成形过程数值模拟,寻求适用于汽车覆盖件成形过程的优化方法,具有重要的工程意义和研究价值。 本文首先阐述了覆盖件成形过程模拟与优化技术的研究背景,其次概述了覆盖件成形过程设计的基本内容,并对覆盖件成形分析方法进行了详细地比较,进而在论述国内外相关领域数值模拟与工程优化技术研究现状的基础上,结合浙江省重大科技攻关项目(021101557),提出了开展本课题研究的目的、意义和技术路线。 第二章在分析覆盖件成形的基本过程、变形毛坯的应力应变状态以及板金性能参数作用的基础上,研究了用于评价覆盖件成形质量的主要标准-成形极限图(FLD)的构造技术:分析了覆盖件成形过程中起皱和破裂以及成形后回弹的产生机理,给出了各种产品缺陷与不同类型参数间的对应关系;最后探讨了拼焊板的成形特点。 第三章对覆盖件成形数值模拟所涉及的若干关键技术进行了研究;提出了一种高效的覆盖件成形模拟流程。即首先利用逆向有限元方法初步分析拉延件的成形性能并求解毛坯展开料轮廓等参数,然后,通过动态显式有限元方法全面地研究覆盖件成形过程和成形缺陷特征,进而得出提高覆盖件成形质量的途径。实例验证了方法的可行性。 第四章在介绍工程优化基本原理的基础上,以拉延件材料消耗、成形质量和残余变形量等为评价指标,建立了各种覆盖件成形优化目标的数学模型;讨论了板金成形极限曲线(FLC)作为过程优化首选约束条件的确定方法;阐述了优化模型中设计变量的选取原则;并验证了所建立的成形过程优化模型,最后对可行的优化求解思想和求解技术进行了概要分析。 第五章针对覆盖件成形过程优化的高度非线性特点,基于近似优化思想,提出采用响应面方法(RSM)构造序列响应面模型以近似描述目标和约束与待设计参数之间的函数关系,并逐步迭代求出的全局最优解。研究表明该方法在保证拟合质量的前提下,能去除噪声干扰,快速得到最佳覆盖件成形方案。
论文目录:
全文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1．1 引言
1．2 覆盖件成形过程设计简介
1．2．1 覆盖件成形设计的主要内容
1．2．2 覆盖件成形过程分析方法
1．3 相关技术研究现状
1．3．1 覆盖件成形数值模拟技术研究现状
1．3．2 覆盖件成形过程优化技术研究现状
1．4 研究目的、意义和技术路线
1．4．1 研究的目的与意义
1．4．2 研究的技术路线
1．5 研究内容及论文框架
第二章 覆盖件成形过程分析基本理论
2．1 引言
2．2 覆盖件成形性能分析
2．2．1 覆盖件毛坯的变形特点
2．2．2 板金成形性能指数
2．2．3 板金成形过程的应力应变状态
2．2．4 成形极限图(FLD)
2．3 覆盖件产品缺陷的处理对策
2．3．1 成形设计参数与产品缺陷的关系
2．3．2 拉延成形后的回弹
2．3．3 成形过程设计调试技术
2．4 拼焊板成形特点
2．5 本章小结
第三章 覆盖件成形过程的数值模拟
3．1 引言
3．2 成形过程数值模拟基础
3．2．1 成形过程数值模拟的流程
3．2．2 成形过程数值模拟的计算模型
3．3 成形过程的逆向有限元模拟
3．3．1 基本原理
3．3．2 边界条件处理
3．3．3 展开料参数求解
3．3．4 盒形产品的成形性能分析
3．4 成形过程的动态显式数值模拟
3．4．1 接触与摩擦
3．4．2 有限元方程
3．4．3 应用分析
3．5 某大灯支架成形方案的模拟与分析
3．6 成形过程后回弹的数值模拟
3．7 本章小结
第四章 覆盖件成形过程优化建模
4．1 引言
4．2 最优化设计的基本原理
4．3 覆盖件成形过程优化设计目标的建立
4．3．1 材料最省
4．3．2 最佳成形质量
4．3．3 脱模后最小残余变形
4．3．4 外部能量消耗最少
4．3．5 多目标优化问题的目标函数
4．4 覆盖件成形过程优化设计约束的确定
4．5 覆盖件成形过程优化设计变量的选取
4．6 优化模型的验证
4．7 成形过程优化的应用原理
4．7．1 优化求解思想
4．7．2 优化求解技术
4．8 本章小结
第五章 基于响应面方法的成形过程近似优化技术研究
5．1 引言
5．2 逐次逼近的近似优化模型
5．3 响应面近似优化基本原理
5．3．1 约束和变量的规范化
5．3．2 多项式响应面方法
5．3．3 试验设计
5．3．4 变量筛选
5．4 优化过程及结果分析
5．4．1 形状参数优化——凹模圆角半径
5．4．2 过程参数优化——半球形拉深件接触力
5．4．3 回弹补偿优化
5．5 本章小结
第六章 提高覆盖件成形过程优化效率的关键技术研究
6．1 优化效率的影响因素
6．2 空间映射技术原理
6．3 粗糙模型的处理技术
6．3．1 粗糙模型为逆向有限元模型
6．3．2 粗糙模型为简化的增量有限元模型
6．3．3 粗糙模型为响应面自身
6．4 应用及结果分析
6．4．1 形状参数优化——凹模圆角
6．4．2 过程参数优化——拼焊板接触力
6．5 本章小结
第七章 结论与展望
7．1 全文总结
7．2 工作展望
附录 板金成形有限元模拟的基本理论
1． 弹塑性材料模型
2． 弹塑性壳单元
参考文献
攻读博士学位期间发表(撰写)的论文及参与的课题
致谢
发布时间: 2005-10-08
参考文献
- [1].CAE驱动的汽车覆盖件模面设计系统若干关键技术研究[D]. 龚科家.吉林大学2006
- [2].汽车覆盖件冲压成型工艺参数优化[D]. Nguyen Quang Minh（阮光明）.北京科技大学2015
- [3].汽车覆盖件模面柔性参数化设计关键技术研究[D]. 鲍镜如.大连理工大学2012
- [4].汽车覆盖件成形工艺的稳健优化与容差分析[D]. 韦东来.上海交通大学2009
- [5].汽车覆盖件点云处理方法及网络化协同设计技术[D]. 唐先智.重庆大学2013
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