车身覆盖件冲压成形动态仿真的研究进展

概括了车身覆盖件冲压成形动态仿真所涉及的技术环节,如材料模型、几何模型、有限元方法、接触和摩擦问题、原始坯料现状、模具系统和工艺参数．综述了在这些技术领域的研究进展．简要介绍了国内在车身覆盖件冲压成形动态仿真工业应用研究方面的最新成果,讨论了在应用研究中仍存在的问题和进一步的研究发展方向．     

摩擦过程中真实接触面积的灰色分析

灰色系统理论是近几年以随机过程为研究对象而形成和发展起来的，在农业和自动控制等方面的研究与应用发展较快．为了使这种理论应用于摩擦学研究领域，从光全反射测量和计算机数值计算两方面，考察了粗糙表面接触时真实接触面积的随机特性，指出摩擦过程中的真实接触面积是一种含有随机成分的变化量，研究目标应当侧重于真实接触面积的变化趋势和范围，而不是它的精确解．在此基础上，首次利用灰色系统理论，分别对静态和动态接触条件下真实接触面积的变化规律进行了灰色分析，建立了精度比较高的预测真实接触面积的灰色模型ＣＭ（１，１）．这种模型对动、静接触面积的计算值与实测值具有良好的一致性，可以用于动态跟踪描述摩擦过程中真实接触面积的变化规律     

板材冲压成形有限元数值模拟界面摩擦约束处理方法

基于弹塑性大变形板材冲压成形增量有限元法,采用线性弹簧单元提出一种空间三维板材冲压成形等效界面摩擦力的处理方法.这种方法的优点是可以反映界面摩擦力的同步、被动产生效果,同时它还可以保证约束后刚度矩阵的对称性.将提出的摩擦约束处理算法引入自主开发的板材成形模拟软件FASTAMP,计算了汽车油底壳的成形过程,计算结果的厚度分布与实际冲压件吻合比较好,验证了等效界面摩擦力约束处理方法的有效性.     

钢丝绳捻制成形接触问题的有限元分析

基于虚功原理建立了钢丝绳捻制成形过程中考虑接触摩擦时的刚度方程，将小球分裂算法用于接触搜索，Augmented Lagrange法用于计算接触力．以钢丝绳一次捻制成形过程为例，分析了摩擦系数和自扭转系数对接触应力和加工应力域变的影响．研究结果表明。摩擦系数对剪应力的影响比对等效应力和等效塑性应变的影响大；考虑摩擦时钢线表面的轴向残余应力计算结果比无摩擦条件下的计算结果更接近实验结果．     

板材成形有限元数值模拟的研究进展

本文以不同时期引起人们广泛注意的标准考题１）为主要线索，对板材成形有限元数值模拟的发展作了简要的综述．并讨论了研究中仍存在的问题和研究的发展方向．     

板材冲压成形变形局部化与动边界摩擦约束

提出适于具有强烈弯曲效应的大应变，大位移与界面摩擦三重非线性空间曲壳有限元列式。给出一种动边界摩擦约束的元级代数消元方法，就板材在方盒型冲头作用中压胀形过程，引入几种现代非经典塑性本构理论以及空单元技术，研究了成形过程中的变形局部化与断裂问题。     

厚钣金件压弯翻边与回弹的数值研究

在独立研制的板材冲压成形性分析软件KMAS中，组入可有效模拟厚钣金件压弯成形与回弹变形的三维退化曲壳单元模型，简述了考虑凹，凸模间隔可变的基于有限元网格双面接触算法以及回弹的处理技术，数值研究了铁路客车牵引架厚钣金件压弯翻边与回弹变形过程，并将压弯过程模拟结果与国外基于单面接触算法的商品化软件的模拟结果以有实验结果进行比较，最后，给出了该类问题回弹量的预示方法。     

摩擦接触问题的数学规划解法

采用Ｋｌａｒｂｒｉｎｇ等［１］提出的广义摩擦定律，将摩擦接触问题化成一涉及导数的（混合型）参数线性互补问题，并根据Ｋａｎｅｋｏ［２］方法推广得到求解这类问题的算法。典型例题的计算说明该法简单可行。     

金属板材冲压成型过程的有限单元法模拟

用有限单元法模拟了金属板材的冲压成型过程。在模拟过程中，应用了同时考虑了薄膜力和弯矩的板壳大变形理论，考虑了板材在塑性阶段各向异性的强化性质，考虑了模具和工件的接触和摩擦条件，分析了金属板在冲压过程中的屈曲现象，建立了增量形式的变分原理。弹塑性薄壳单元被引入，它的位移模式在变分的意义上满足单元边界上一阶导数连续的条件，并有足够的秩来适应单元的有限拉伸、转动和弯曲，计算中采用了罚函数方法，即在模具和工件的接触面上，模具的表面被假设为文克尔地基，采用了修正的库伦摩擦定律，迭代法被用来决定模具与工件的接触条件和金属板的塑性行为。本文最后提供了一个算例。     

基于声发射监测的静载荷滑动轴承接触摩擦故障诊断的实验研究

在利用振动信号诊断静载荷滑动轴承接触摩擦故障的基础上，利用声发射监测方法对静载荷滑动轴承接触摩擦故障进行诊断．研究表明，与振动信号相比，声发射信号的频率响应范围更宽，所包含的信息量更大，能较好地反映轴承的摩擦规律，故障特征明显，易于识别，参数稳定性较好，因而可以更有效地诊断静载荷滑动轴承接触摩擦故障．     

板材多点成形过程的有限元分析

多点成形过程采用静力隐式格式进行数值模拟是比较合适的。本文建立了用于多点成形过程分析的静力隐式弹塑性大变形有限元方法 ,给出了对稳定迭代收敛过程效果较好的板壳有限单元模型、处理多点不连续接触边界的接触单元方法以及增量变形过程中应力及塑性应变计算的多步回映计算方法。基于这些方法编制了计算软件 ,应用该软件进行了矩形板的液压胀形过程及球形模具拉伸成形过程的有限元分析 ,数值计算结果与典型的实验结果及计算结果吻合很好。最后给出了球形、圆柱形目标形状的实际多点成形过程的数值模拟结果。     

A plasticity model for interface friction: application to sheet metal forming

Successful numerical simulations of forming operations require robust and accurate tool-workpiece interface friction models. In this paper we extend the rate-independent, isotropic, isothermal interface friction model proposed by Anand (Anand, L., 1993. A constitutive model for interface friction. Computational Mechanics 12, 197–213) to a rate-dependent formulation. Material parameters in the friction model are determined for lubricated interfaces between Al6111-T4 sheet and D2 tool steel. The lubricants used are MP404 and boric acid; the MP404 lubricant is currently used in industry, whereas boric acid has recently been proposed as a solid-film lubricant for sheet forming by Erdemir (Erdemir, A., 1991. Tribological properties of boric acid and boric acid-forming surfaces. Part i: crystal chemistry and mechanisms of self-lubrication of boric acid. Lubrication Engineering 47, 168–173). The interface friction model is implemented in the finite element code ABAQUS/Explicit (ABAQUS Reference Manual., 1999. Providence, RI), and the finite element program is used to simulate two sheet forming operations: axisymmetric cup-drawing and square pan-drawing. The predictions from the finite element simulation are shown to be in very good agreement with experimental results.     

大变形中摩擦接触问题的数值模拟及应用

大变形的摩擦接触是复杂的非线性问题 ,本文介绍了一种处理摩擦接触问题的数值方法。采用接触单元技术模拟接触界面 ,基于弹塑性理论形式的非经典Coulomb摩擦定律及罚函数方法建立了摩擦接触的增量本构关系。结合大变形的增量分析格式给出了积分摩擦接触本构方程的回映方法。这种处理摩擦接触问题的方法计算简单、使用方便。给出的计算实例及应用实例说明了方法的精度与稳定性     

金属板料拉延二次成形的有限元法模拟

建立了二次拉延成形加工的有限元分析计算模型;采用一次成形-回弹计算-二次成形的连续计算过程模拟了实际加工过程;有限元计算采用动力显式计算程序MSC/DYTRAN;用主从面（master surface-slave surface)模型定义板料和模具的接触,摩擦力用库仑定律计算;利用动力松弛法对成形过程中的回弹进行了计算。模拟结果和实际零件比较,证明模型合理,自满稳定,结果可靠,具有良好的应用价值。     

双金属板拉延成形的有限元分析

双金属板拉延成形同时包含几何非线性、塑性、接触、摩擦以及双金属板中组元金属力学性能差异等多种复杂因素。组元金属之间不均匀的塑性变形是导致组元金属在拉延过程中产生缺陷的主要根源。本文基于刚塑性有限元方法，对双金属板的拉延成形过程进行了有限元分析，揭示了组元金属的等效应变分布规律和厚向应变分布规律。本文的研究方法和结论可以为工艺参数的合理选择和优化提供参考和依据。     

SECTIONAL FINITE ELEMENT ANALYSIS OF COUPLED DEFORMATION BETWEEN ELASTOPLASTIC SHEET METAL AND VISCO-ELASTOPLASTIC BODY

The present paper is devoted to developing a new numerical simulation method for the analysis of viscous pressure forming (VPF), which is a sheet flexible-die forming (FDF) process. The pressure-carrying medium used in VPF is one kind of semisolid, flowable and viscous material and its deformation behavior can be described by the visco-elastoplastic constitutive model. A sectional finite element model for the coupled deformation analysis between the visco- elastoplastic pressure-carrying medium and the elastoplastic sheet metal is proposed. The resolution of the Updated Lagrangian (UL) formulation is based on a static explicit approach. The frictional contact between sheet metal and visco-elastoplastic pressure-carrying medium is treated by the penalty function method. Coupled deformation between sheet metal and visco-elastoplastic pressure-carrying medium with large slip is analyzed to validate the developed algorithm. Finally, the viscous pressure bulging (VPB) process of DC06 sheet metal is simulated. Good agreement between numerical simulation results and experimental measurements shows the validity of the developed algorithm.     

冲压过程模拟的接触与摩擦关系数值方法

文中简介采用非经典算法求解板件冲压过程数值模拟的基本思想；就与模具间接触与摩擦关系的处理作重点论述，并给出算例。     

Application of the continuum shell finite element SHB8PS to sheet forming simulation using an extended large strain anisotropic elastic–plastic formulation

This paper proposes an extension of the SHB8PS solid–shell finite element to large strain anisotropic elasto-plasticity, with application to several non-linear benchmark tests including sheet metal forming simulations. This hexahedral linear element has an arbitrary number of integration points distributed along a single line, defining the “thickness” direction; and to control the hourglass modes inherent to this reduced integration, a physical stabilization technique is used. In addition, the assumed strain method is adopted for the elimination of locking. The implementation of the element in Abaqus/Standard via the UEL user subroutine has been assessed through a variety of benchmark problems involving geometric non-linearities, anisotropic plasticity, large deformation and contact. Initially designed for the efficient simulation of elastic–plastic thin structures, the SHB8PS exhibits interesting potentialities for sheet metal forming applications—both in terms of efficiency and accuracy. The element shows good performance on the selected tests, including springback and earing predictions for Numisheet benchmark problems.     

三维板料成形过程的显式有限元分析

本文采用基于随动坐标系的假定应变域壳单元及显式有限元格式求解三维板料成形问题。板材料服从Ｈｉｌ各向异性弹塑性准则，板料与模具之间的接触界面由主仆面接触搜寻法处理，接触力由罚参数法计算。文中给出了几个三维成形过程的计算实例。数值算例表明，本文方法具有较高的计算精度和计算效率，可在微机上分析中等复杂程度的成形过程