基于DYNAFORM的汽车覆盖件成形分析

基于 Dynaform 的汽车覆盖件冲压成型数值模拟及优化∗熊保玉【摘要】It has gradually been paid more attention to study forming law for automobile panel by applying numerical simulation.Left and right inner plates on automobile rear wheels are investigated,the stamping process of auto rear wheel is simulated based on Dynaform software.Simulation of stamping forming by changing magnitude of blank holder force and setting drawbead,predicting wrinkle,fracture,thinning,rebound and other defects is done.Blank holding force and draw-bead of process and technical parameters of left and right inner plates on automobile rear wheels are determined by compa-ring the simulation results,and it provides a scientific basis for the practical products shaping.%应用数值模拟技术对汽车覆盖件成型规律进行研究逐渐受到重视。

以汽车左、右后轮罩内板为研究对象，介绍了应用 Dynaform 软件对轮罩冲压成型进行数值模拟的步骤。

通过模拟产品在设置不同压边力数值及有、无拉延筋情况下的成型性能，预测板料成型中可能出现的如起皱、拉裂、变薄和回弹等缺陷问题。

基于Dynafo rm的汽车覆盖件冲压成形仿真的研究刘世豪,王东方,苏小平,徐　练(南京工业大学,江苏南京210009)摘　要:介绍了汽车覆盖件冲压成形仿真的研究背景,详细论述了板料冲压成形数值模拟的理论和主要步骤。

在Dynaform中对汽车行李箱门板进行了冲压成形过程的仿真,证明了仿真设计方法具有实用性,通过反复模拟,找出了合理的工艺参数,有利于优化冲压成形的过程及其结果。

关键词:汽车覆盖件;冲压成形;仿真;Dynaform中图分类号:T G386;T G115 文献标志码:A 汽车车身外形是由许多轮廓尺寸较大且具有空间曲面形状的覆盖件焊接而成,汽车覆盖件冲压成形质量的好坏直接关系到各部件的装配,从而影响到整车的质量。

可以说,汽车车身冲压成形一定程度上代表了整车的制造水平。

对于比较复杂的汽车覆盖件,特别是对成形质量要求较高的轿车外覆盖件,根据前人总结的经验公式很难满足这些成形零件的工艺要求。

因此,对制造出来的模具往往需要进行反复的试模和修模,这样无形中大大增加了产品的生产成本,增加了产品的研制开发周期,进而造成大量人力、财力和物力的浪费。

目前,对于模具设计员来说,大型汽车覆盖件模具的设计仍然是个难题。

因此,如何解决以上问题成为模具工业的迫切需要。

为了解决上述问题,基于现有的理论和方法,笔者尝试着以某汽车行李箱门板为研究对象,采用板料成形仿真软件D YNA FORM,应用数值模拟的方法对板料成形过程进行计算机模拟,以替代实际试模,为覆盖件工艺设计、模具设计提供可靠的判据和合理的工艺参数,为实际的汽车覆盖件模具冲压成形的优化提供参考。

1　板料冲压成形的数值模拟板料冲压计算机仿真的核心是应用数值方法来分析和研究金属板料塑性成形的问题。

作为数值分析方法中应用最广并且最具有生命力的一种方法,有限元法成为目前板料成形数值分析最有效的方法。

随着数值分析技术、塑性成形理论、计算机能力的发展以及对冲压过程越来越深刻的认识和理解,从上世纪70年代后期开始,经过20多年的发展,板料成形数值模拟逐步完善。

基于Dynaform的汽车覆盖件拉深成形分析摘要：随着我国汽车产业的快速发展，车辆车身开发也越来越注重性能、装饰等细节，对于较为复杂的造型，零件拉延成形的难度也较大，在模具试冲压以及调试、验证过程中产生的各种问题也引起了设计人员的重视。

本文基于Dynaform软件，对汽车覆盖件拉深成形进行数字模拟仿真，并对相关工艺参数进行优化，以期提高模具制造的经济性和汽车覆盖件的质量。

关键词：Dynaform；汽车覆盖件；拉深成形汽车车身开发的基础是覆盖件模具的设计和制造，这也是开发新型车面临的主要瓶颈之一，汽车覆盖件冲压成形取决于覆盖件设计要求及结构特点，这实际上是一个涵盖几何、边界和材料非线性的大变形、大挠度的弹塑性变形过程。

然而，在实际设计和生产过程中，因模具设计不合理而引发的成形缺陷问题时有发生。

如果借助常规试错法进行纠正，不仅对资源造成了严重的浪费，也难以适应产品快速更新的发展要求。

基于Dynaform软件，对汽车覆盖件拉深成形进行数字模拟仿真，有助于模具的开发，且能够为生产实践提供一定的指导。

1.Dynaform软件及在汽车覆盖件方面的应用1.1 Dynaform软件Dynaform是当前较为流行的一款板料成形分析软件，具备强大的分析和处理功能，这些功能实现主要基于动力显式积分算法、板壳有限元理论、网格细化自适应技术、多工步成形模拟技术以及有限元模型建立的若干技巧。

该软件可以对设计的数值进行模拟，将板料变形过程中的应变和应力分布显示出来，便于对各种成形缺陷进行准确的预测。

1.2基于有限元的汽车覆盖件冲压工艺数据模拟技术在国内模具工业的应用还相对不足，与发达国家相比还存在很大差距，从目前覆盖件冲压工艺的发展情况来看，模具设计制造中，新模式正在逐渐取代旧模式，数字化塑性成形已经成为一种发展趋势，就拉延方案而言，最先要解决的问题就是拉延方向的确定，即要适当改变凹形及反拉延的形状，然后再在后续工序中对改变的部分进行调整，以达到覆盖件设计要求。

基于Dynaform 的车身覆盖件成形数值模拟陈桂华，张群威（漯河职业技术学院，河南漯河462002）作者简介：陈桂华（1982-），女，河南周口人，本科，讲师，主要研究方向：机械制造。

摘要：文章概括了动态仿真在冲压成型中的应用，介绍了动态仿真模拟软件Dynaform 在板料成形中的使用功能和在车身覆盖件成形中的应用。

分析了Dynaform 在应用研究中仍存在的问题和进一步的研究发展方向。

关键词：动态仿真；材料模型；单元模型；Dynaform随着车型更新换代的速度加快，依靠经验的车身覆盖件冲压模具设计方法已无法满足实际生产的需要。

塑性成形理论的飞速发展以及计算机技术的广泛应用使冲压仿真作为一个有力工具进入工业界。

冲压仿真使汽车模具生产由经验上升到理论，大大缩短了车身覆盖件的成型周期、提高了车身覆盖件设计质量，为加速车型更新换代创造了很好的条件。

１动态仿真系统的关键技术发展有限元法是一种高效的用于数值计算的方法，用近似函数插值表示未知场函数在各个节点的数值，进而把连续的无限自由度问题转换成了离散有限自由度问题。

1.1求解格式冲压成型时一个及其复杂的力学过程，为实现动态仿真通过以下两种途径建立有限元格式：完全的La-grangian 格式（即T.L.格式）和更新的Lagrangian 格式（即U.L.格式）。

针对冲压成型过程的特点采用U.L.格式来建立有限元列式比较合适。

不管用哪种格式，最后的坯料运动方程都一样：M u +C u +f i =f e （1）其中：M —质量矩阵；C —阻尼矩阵；u —节点位移矢量；f i —等效内力矢量；f e —等效节点力矢量。

1.2材料模型冲压过程是通过冲压模具对板料施加压力实现变形过程的。

要分析冲压成型过程中的力学特性，就要建立对应材料的力学模型，这里称其为材料模型。

依据塑性流动理论，对于板料成形来说塑性特性是各向异性的。

板料成形通常采用以下几种材料模型。

（1）Hill 各向异性弹塑性模型依据Hill 的各向异性材料理论，如果体内有相互正交的各向异性主轴，而且坐标轴于各向异性主轴是互相平行的，则屈服准则为：F （σy-σz ）2+G （σz-σx ）2+H （σx-σy ）2+2Lσ2yz +2Nσ2xy -1（2）式中，F 、G 、H 、L 、M 、N 为各向异性常数。

基于Dynaform的汽车覆盖件成形中拉延筋的设置与数值模拟_图文模具技术2020 . No. 639文章编号:100124934(2020 0620039203基于Dynaform 的汽车覆盖件成形中拉延筋的设置与数值模拟郭敏杰, 曾珊琪(陕西科技大学机电工程学院, 陕西西安710021摘要:使用 ETA 公司的CA E 软件Dynaform , 通过求解器L S 2Dyna 计算, 利用E TA/Po st 2p rocessor 来模拟某轿车引擎盖内板的拉深成形。

通过模拟结果的比较, 最终确定拉延筋的最佳布置方案及拉延筋的优化形式等。

缩短了模具设计周期, 降低了设计成本, 提高车身质量。

关键词:Dynaform ; 拉延筋; 汽车覆盖件; 中图分类号:TP391. 9Abstract :By i si twa re ETA/Dynaf or m , t he f or mi ng p rocess of aca r e ngine i calculated by LS 2Dyna a nd si mulated by ETA/Post 2p rocessor. The op ti mal a nd s hap e of draw bea d were deter mi ned by comp a ri ng t he si mulation re 2sults. The i mp roved design could shorte n t he develop me nt cycle of die , reduce design cost a nd i mp rove t he quality of ca r body.K eyw ords :Dynaf or m ; drawbea d ; aut omobile cover ; numerical si mulation0引言拉深件的质量在很大程度上受材料流动的影响。

基于DYNAFORM汽车履盖件成形、优化设计本文基于DYNAFORM汽车履盖件成形和优化设计进行研究。

汽车履盖件是汽车的重要部件之一，具有保护车轮和车身，提高空气动力性能等功能。

本文选取一个典型的汽车履盖件为研究对象，采用DYNAFORM软件进行成形模拟和优化设计，探索如何提高汽车履盖件的成形质量和性能。

一、研究背景汽车履盖件在汽车运行过程中扮演着重要的角色，目的是保护车轮、车身和发动机舱等重要部件，同时提高汽车的空气动力性能，降低风阻系数和油耗，从而提高汽车的综合性能。

汽车履盖件分为前后两种类型，分别安装在汽车前后轮下，其结构和尺寸根据不同汽车的品牌和型号有所不同。

目前，汽车履盖件的成形和设计主要依靠CAD 和CAE软件，其中DYNAFORM是一款功能强大的汽车履盖件成形模拟和优化设计软件。

二、DYNAFORM软件介绍DYNAFORM软件是一种汽车履盖件的成形模拟和优化设计软件，能够精确地预测汽车履盖件在成形过程中的变形、应力、应变和厚度变化等数据，并能够对汽车履盖件进行优化设计，提高其成形质量和性能。

DYNAFORM软件具有以下特点：1.高精度成形模拟DYNAFORM软件使用有限元法进行汽车履盖件的成形模拟，能够准确地预测汽车履盖件的变形、应力、应变和厚度变化等数据，具有高精度和高效性。

2.优化设计功能DYNAFORM软件还具有优化设计功能，能够根据用户设定的目标函数和约束条件来自动优化汽车履盖件的设计参数，提高其成形质量和性能。

3.多种材料支持DYNAFORM软件支持多种汽车履盖件常用的材料，如铝合金、钢板、复合材料等，并能够考虑材料的本构关系和非线性特性，提高模拟精度。

三、汽车履盖件的成形模拟在进行汽车履盖件的成形模拟前，需要先对汽车履盖件进行建模和网格划分。

本文选取一款典型的汽车履盖件进行建模和网格划分，建模结果如图1所示。

图中红色线条为汽车履盖件的轮廓线，蓝色线条为成形模具的轮廓线。