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上海交通大学工学硕士学位论文 第四章 模具型面补偿计算与合模率测算软件系统应用实例 第四章 模具型面补偿计算与合模率测算软件系统应用实例 4.1 数值仿真软件选择 力学、计算机技术、有限元理论特别是大变形弹塑性有限元的发展，为汽车覆 [64] 盖件冲压成形的模拟仿真提供了坚实的理论基础 。进入20 世纪90 年代后，国外 一大批大型板料成形有限元数值仿真软件开始进入实用阶段，很好地解决了产品的 工艺性问题，提高了生产效率。其中具有代表性的商业化分析软件有 Autoform 和 LS-DYNA 。 Autoform 软件是由瑞士联邦工学院开发的一款专门针对汽车工业和金属成形 工业中的板料成形的有限元分析程序，它是采用全拉格朗日理论的弹塑性有限元分 [76] 析软件 。目前，在板料冲压成形仿真领域，全球众多汽车制造商、汽车模具制造 商和冲压件供应商大多用它来进行产品开发、工艺规划和模具研发。Autoform 的求 解格式为静力隐式。由于Autoform 在接触处理算法、模面设计、单元技术和自适 应网格技术等有限元技术上取得突破，使得 Autoform 在计算速度上具有很大的优 势，也改变了动力显式算法计算效率优于静力隐式算法的传统观念。在模拟结果处 理上，Autoform 对模拟结果融合了许多有效的解释。遗憾的是Autoform 只提供摩 擦模型、热传导系数的二次开发接口。对于其它功能的二次开发接口，目前尚未提 供。对于其数据文件（sim 文件），是不能用记事本等文本编辑工具读写。这些限制 了用户操作的自由度，但避免了由于用户人为操作误差造成计算结果的偏差。 LS-DYNA 是世界上最著名的通用显式动力分析程序，能够模拟真实世界的各 种复杂问题，特别适合求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和板料成 形等非线性动力冲击问题[77,78] 。其算法特点是以Lagrange 为主，兼有ALE 和Euler 算法；以显式求解为主，兼有隐式求解功能；以结构分析为主，兼有热分析、流固 耦合功能；以非线性动力分析为主，兼有静力分析功能。LS-DYNA 具有丰富的单 元库，目前拥有近 150 多种金属和非金属材料模型。LS-DYNA 的全自动接触分析 功能非常易于使用，有50 多种可供选择的接触分析方式。LS-DYNA 的输入数据文 件K 文件可以由用户自行编辑，为用户开发独立的软件系统控制LS-DYNA 进行数 第 61 页 上海交通大学工学硕士学位论文 第四章 模具型面补偿计算与合模率测算软件系统应用实例 值仿真提供了途径。LS-DYNA 求解过程中，用户还可以通过自定义方式输出各种 [79] 技术结果信息，例如使用关键字*DATABASE_NCFORC 输出节点界面力文件 。 而且，这些文件内容可以直接使用文本编辑器查看，这给用户提供了很大的自由度。 基于上述论述，本文选用Autoform 与LS-DYNA 作为冲压成形过程数值仿真软 件，开发了相关的接口，进行模具型面补偿量计算。Autoform 在工业界应用广泛， 使得覆盖件模具型面补偿计算与合模率改进软件系统可以实现工业化应用。而 LS-DYNA 接口的提供，为软件系统的集成与进一步的研究提供了更广阔的空间。 4.2 轿车翼子板冲压模具型面补偿计算实例 4.2.1 利用Autoform 进行成形过程仿真 该轿车翼子板冲压模具为一模两件，在本文中，取一件进行模具冲压成形过程 数值仿真，图4-1 所示为制件CAD 模型。 图4-1 某翼子板制件CAD 模型 Fig.4-1 CAD model of a fender workpiece 4-2