金屬沖壓成形仿真及應(yīng)用——基于DYNAFORM
本書以板料沖壓成形過程的有限元分析軟件DYNAFORM 6.0 為平臺，通過對軟件基本功能的介紹，配以在汽車及家電制造領(lǐng)域的典型應(yīng)用實例，由淺入深，對金屬沖壓成形從模型建立、網(wǎng)格劃分、前處理、計算求解到后處理等過程進(jìn)行詳細(xì)介紹，不僅分析了實際零件的沖壓成形過程、成形工藝步驟及如何進(jìn)行工藝參數(shù)優(yōu)化等工藝方案確定的方法，還對出現(xiàn)的成形缺陷提出改進(jìn)措施。書中所介紹的板料沖壓成形模擬實例均是作者多年研究成果的總結(jié)，以引導(dǎo)讀者全面掌握并可以應(yīng)用DYNAFORM6.0 軟件解決板料沖壓成形過程中的實際問題。
本書可作為各大院校的�？�、本科以及碩士研究生等材料科學(xué)與工程專業(yè)、機(jī)械設(shè)計等相關(guān)專業(yè)的教材或參考教材，也可作為從事板料沖壓成形方向CAE 分析的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)DYNAFORM 6.0 軟件的教程。
龔紅英，上海交通大學(xué)材料加工工程專業(yè)工學(xué)博士，上海工程技術(shù)大學(xué)材料工程學(xué)院教授、碩導(dǎo)，曾任上海市模具技術(shù)協(xié)會副理事長、中國機(jī)械工程學(xué)院塑性成形分會會員、中國鍛壓協(xié)會專家會員。長期從事塑性成形理論及技術(shù)領(lǐng)域教研工作，已編著出版專業(yè)教材6本，參與2項上海行業(yè)能耗標(biāo)準(zhǔn)制定及評審工作，主持及參與國家級、省部級項目近10項，主持和參與校企合作項目近20項。2020年所主持項目獲得上海市科技進(jìn)步三等獎1項，已發(fā)表SIC/EI論文20余篇，中文核心期刊40余篇，獲得國家發(fā)明專利10余項，其中2項已做成果轉(zhuǎn)化。
孫后青，高級工程師，1997年7月畢業(yè)于華北工學(xué)院（現(xiàn)中北大學(xué)）機(jī)械電子工程專業(yè)，現(xiàn)在凌云工業(yè)股份有限公司從事汽車車身件、碰撞安全件設(shè)計，任凌云集團(tuán)科技帶頭人。主持完成集團(tuán)多項平臺化產(chǎn)品設(shè)計，參與修訂國家標(biāo)準(zhǔn)1項。
王斌，上海工程技術(shù)大學(xué)碩士，美國ETA公司DYNAFORM產(chǎn)品經(jīng)理，擁有10年沖壓仿真經(jīng)驗，參與2本專業(yè)教材的編寫工作，具有與各大主機(jī)廠、零件供應(yīng)商、高校等百家行業(yè)/企業(yè)合作的經(jīng)驗。
第1 章 金屬板料沖壓成形仿真理論及關(guān)鍵技術(shù) 001
1.1 金屬板料沖壓成形仿真基本理論 001
1.1.1 有限元計算的要點和特點 001
1.1.2 有限元計算與沖壓成形仿真 002
1.1.3 有限變形的應(yīng)變張量 003
1.1.4 有限變形的應(yīng)力張量 005
1.1.5 幾何非線性有限元方程的建立 007
1.1.6 有限元求解算法 010
1.2 金屬板料沖壓成形仿真關(guān)鍵技術(shù) 012
1.2.1 金屬板料成形仿真分析基本步驟 012
1.2.2 金屬板料成形仿真分析流程 013
1.2.3 求解算法選擇 013
1.2.4 材料各向異性屈服準(zhǔn)則運(yùn)用 017
1.2.5 單元類型選擇 019
1.2.6 有限元網(wǎng)格劃分 020
1.2.7 邊界條件處理 021
1.2.8 提高仿真分析效率的方法 022
1.3 金屬板料沖壓成形仿真分析技術(shù)所能解決的主要問題 023
1.4 金屬板料沖壓成形仿真技術(shù)的發(fā)展趨勢 025
1.5 金屬板料成形仿真軟件 —— DYNAFORM 6.0 簡介 029
1.5.1 DYNAFORM 6.0 軟件 029
1.5.2 DYNAFORM 6.0 基本模塊 032
1.5.3 DYNAFORM 6.0 的主要功能模塊 034
第2 章 矩形件拉深成形仿真試驗及優(yōu)化分析 037
2.1 矩形件特性分析及工藝簡介 037
2.2 矩形件仿真模擬自動設(shè)置 038
2.2.1 新建模型工程 038
2.2.2 模型文件的導(dǎo)入 040
2.2.3 定義板料零件“BLANK” 040
2.2.4 定義凹模零件“DIE” 044
2.2.5 定義凸模零件“PUNCH” 046
2.2.6 定義壓邊圈零件“BINDER” 048
2.2.7 工模具初始定位設(shè)置 050
2.2.8 工模具拉深工藝參數(shù)設(shè)置 050
2.2.9 Control 菜單控制說明 052
2.2.10 DYNAFORM 6.0 基本算法簡介 052
2.2.11 工模具偏置類型 053
2.2.12 工模具運(yùn)動規(guī)律的動畫模擬演示 054
2.2.13 提交LS-DYNA 進(jìn)行求解計算 055
2.3 利用eta/post 進(jìn)行后處理分析 056
2.3.1 觀察矩形件成形的變形過程 056
2.3.2 觀察矩形件成形的成形極限圖及厚度分布云圖 057
2.3.3 觀察矩形件成形的不同區(qū)域的主應(yīng)變 058
2.4 典型矩形件拉深成形工藝參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化 059
2.4.1 典型矩形件工藝特點分析 059
2.4.2 正交試驗方案優(yōu)化設(shè)計 060
2.4.3 正交試驗結(jié)果分析 062
2.4.4 工藝參數(shù)優(yōu)化 063
2.4.5 基于層次分析法的灰色系統(tǒng)理論分析 065
2.4.6 數(shù)值模擬驗證 066
第3 章 汽車油底殼零件拉深成形仿真試驗及分析 067
3.1 油底殼零件特性分析及工藝簡介 067
3.2 油底殼零件仿真試驗及結(jié)果分析 068
3.2.1 新建項目 068
3.2.2 模型文件的導(dǎo)入 069
3.2.3 創(chuàng)建板料輪廓線 070
3.2.4 定義板料“Blank” 072
3.2.5 定義凸�！皃unch” 074
3.2.6 定義壓邊圈“binder” 076
3.2.7 定義凹�！癲ie” 076
3.2.8 工模具拉深工藝參數(shù)設(shè)置 077
3.2.9 工模具運(yùn)動規(guī)律的動畫模擬 078
3.2.10 提交LS-DYNA 進(jìn)行求解計算 079
3.2.11 利用eat/post 進(jìn)行后處理分析 080
3.3 油底殼零件仿真優(yōu)化試驗及結(jié)果分析 080
3.3.1 板料形狀優(yōu)化仿真試驗及結(jié)果分析 080
3.3.2 壓邊力優(yōu)化仿真試驗及結(jié)果分析 082
第4 章 典型煤氣罩殼體零件沖壓仿真試驗及分析 083
4.1 典型家用電器零件特性分析及工藝簡介 083
4.2 煤氣灶外殼零件仿真試驗及結(jié)果分析 084
4.2.1 新建項目 084
4.2.2 模型文件的導(dǎo)入 085
4.2.3 定義板料“Blank” 086
4.2.4 定義凹模 “die01” 087
4.2.5 定義凹模 “die02” 089
4.2.6 定義凸模零件“punch” 092
4.2.7 定義壓邊圈零件“binder” 094
4.2.8 工模具拉深工藝參數(shù)設(shè)置 096
4.2.9 工模具運(yùn)動規(guī)律的動畫模擬演示 097
4.2.10 提交LS-DYNA 進(jìn)行求解計算 098
4.3 后處理分析 098
4.3.1 觀察成形零件的變形過程 098
4.3.2 觀察成形零件的成形極限圖及厚度分布云圖 098
4.4 煤氣灶殼體零件仿真優(yōu)化 100
第5 章 汽車后行李廂蓋板沖壓成形仿真及分析 103
5.1 汽車后行李廂蓋板零件特性及工藝簡介 103
5.2 車用后行李廂蓋板零件仿真試驗自動設(shè)置 104
5.2.1 新建項目 104
5.2.2 導(dǎo)入模型文件 105
5.2.3 定義板料零件“blank” 106
5.2.4 定義凹模零件“die” 110
5.2.5 定義壓邊圈零件“binder” 113
5.2.6 定義凸模零件“punch” 115
5.2.7 定義拉延筋零件“Drawbead” 118
5.2.8 工模具初始定位設(shè)置 119
5.2.9 工模具拉深工藝參數(shù)設(shè)置 120
5.2.10 工模具運(yùn)動規(guī)律的動畫模擬演示 121
5.2.11 提交LS-DYNA 進(jìn)行求解計算 122
5.3 后處理分析 123
5.3.1 觀察成形零件的變形過程 123
5.3.2 觀察成形零件的成形極限圖及厚度分布云圖 123
5.4 車用后行李廂蓋板零件仿真優(yōu)化 125
5.4.1 材料的選取對仿真試驗結(jié)果的影響 126
5.4.2 響應(yīng)面模型的試驗方案設(shè)計 128
5.4.3 二階響應(yīng)面模型的建立 129
5.4.4 模型的分析 130
5.4.5 模型的優(yōu)化試驗驗證 132
第6 章 汽車C 柱零件彎曲成形仿真試驗及分析 134
6.1 汽車C 柱零件特性分析及工藝簡介 134
6.2 汽車C 柱零件彎曲成形仿真試驗 135
6.2.1 初始設(shè)置 135
6.2.2 導(dǎo)入曲面模型 136
6.2.3 板料成形設(shè)置 137
6.2.4 定義板料零件 137
6.2.5 定義凹模零件 141
6.2.6 定義凸模零件 143
6.2.7 定義上壓邊零件 146
6.2.8 定義左、右壓邊零件 149
6.2.9 設(shè)置工步及成形控制 153
6.2.10 設(shè)置時間步長 155
6.2.11 提交求解器運(yùn)算 155
6.3 成形結(jié)果分析及優(yōu)化 158
6.3.1 成形結(jié)果分析 158
6.3.2 沖壓速度分析 159
6.3.3 優(yōu)化試驗及結(jié)果分析 160
第7 章 典型圓筒件多工序沖壓成形仿真及分析 161
7.1 圓筒件零件特性分析及工藝簡介 161
7.1.1 圓筒件零件特性分析 161
7.1.2 圓筒件多工序拉深工藝計算 162
7.2 圓筒件零件仿真試驗及結(jié)果分析 165
7.2.1 導(dǎo)入模型 165
7.2.2 定義板料“Blank” 166
7.2.3 第一次拉深成形 167
7.2.4 第一次無壓邊拉深成形 171
7.2.5 第二次無壓邊拉深成形 173
7.2.6 切邊 176
7.2.7 工模具定位設(shè)置 176
7.2.8 工模具運(yùn)動規(guī)律的動畫模擬演示 179
7.2.9 提交LS-DYNA 進(jìn)行求解計算 180
7.3 利用eta/post 進(jìn)行后處理分析 181
7.3.1 觀察成形零件的變形過程 181
7.3.2 觀察成形零件的成形極限圖及厚度分布云圖 181
7.4 圓筒件仿真優(yōu)化試驗及結(jié)果分析 183
7.4.1 圓筒件成形過程摩擦系數(shù)優(yōu)化 183
7.4.2 圓筒件拉深壓邊力參數(shù)優(yōu)化 184
第8 章 車用厚板梁沖壓成形仿真試驗及優(yōu)化 186
8.1 車用厚板梁零件特性及成形工藝簡介 186
8.1.1 車用厚板梁零件分析 186
8.1.2 彎曲成形工藝簡介 187
8.1.3 回彈 187
8.2 車用厚板梁零件仿真試驗及結(jié)果分析 188
8.2.1 初始設(shè)置 188
8.2.2 定義板料零件 190
8.2.3 定義工模具及運(yùn)動 194
8.2.4 模擬結(jié)果分析 199
8.3 車用厚板梁零件仿真優(yōu)化試驗及結(jié)果分析 201
8.3.1 優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)及初始設(shè)置 201
8.3.2 重新定義板料及凸、凹模 203
8.3.3 定義pad 零件 204
8.3.4 成形控制設(shè)置 207
8.3.5 提交求解器求解及后處理 209
8.3.6 回彈設(shè)置 210
8.3.7 優(yōu)化后回彈結(jié)果分析 213
8.3.8 體單元 214
第9 章 電機(jī)蓋板件多工序沖壓成形仿真試驗及分析 216
9.1 電機(jī)蓋板件特性分析及工藝簡介 216
9.2 電機(jī)蓋板件拉深仿真試驗及結(jié)果分析 217
9.2.1 新建項目 217
9.2.2 導(dǎo)入模型文件 218
9.2.3 定義板料“Blank” 218
9.2.4 定義凹模零件“die” 220
9.2.5 定義凸模零件“punch” 222
9.2.6 定義壓邊圈零件“binder” 224
9.2.7 工模具拉深工藝參數(shù)設(shè)置 225
9.2.8 控制參數(shù)設(shè)置 226
9.2.9 工模具運(yùn)動的動畫模擬演示 227
9.2.10 提交LS-DYNA 進(jìn)行求解計算 227
9.2.11 后處理分析 228
9.3 電機(jī)蓋板件仿真優(yōu)化試驗及結(jié)果分析 230
9.3.1 電機(jī)蓋板拉深筋優(yōu)化 230
9.3.2 正交試驗優(yōu)化 233
9.4 電機(jī)蓋板件修邊仿真試驗及結(jié)果分析 235
9.4.1 電機(jī)蓋板修邊仿真流程 235
9.4.2 電機(jī)蓋板修邊仿真結(jié)果分析 240
9.5 電機(jī)蓋板件回彈仿真優(yōu)化試驗及結(jié)果分析 240
9.5.1 DYNAFORM 軟件中常用的回彈分析方法 241
9.5.2 電機(jī)蓋板回彈仿真流程 241
9.5.3 電機(jī)蓋板回彈仿真結(jié)果分析 245
參考文獻(xiàn) 246
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