面向设计的板料成形快速仿真系统FASTAMP

FASTAMP是基于改进的有限元逆算法和动力显式算法的板料成形快速仿真软件。改进的逆算法求解器采用了考虑弯曲效应的DKQ四边形单元及方程组快速求解算法,真实考虑了摩擦、压边力、背压力和曲压料面等实际工艺条件,在模拟精度和速度上均有较大的提高。系统结合了两种算法的优势,将产品设计、选材和工艺设计三个独立的过程紧密结合起来,可快速分析产品设计中的潜在缺陷,为工艺设计人员提供有效的工艺设计参考和强有力的设计辅助分析工具。     

有限元逆算法与板料成形工艺的评价

依据理想形变理论，研究开发了冲压成形过程模拟的有限元逆算法，根据变形体的整体塑性功取相对极值的条件，导出了塑算法有限元方程。提出了求逆算法初始解以及求解与给定形状的毛坯相对应的冲压件形状的迭代计算方法。采用有限元塑算法预测了与冲压件形状相对应的冲压件毛坯的展开形状，根据给定的板坯形状计算了冲压件最终构形及应变分布。分析计算实例表明，逆算法可用于对板料成形工艺方案进行快速评价，对冲压工艺参数进行优化。     

板料成形快速仿真软件FASTAMP

FASTAMP是由华中科技大学塑性成形模拟及模具技术国家重点实验室自行设计开发，是专门的板料冲压成形快速分析软件。具有优秀的前后处理系统，包括兼容性极高的CAD数据接口、质量和速度俱佳的曲面网格剖分器、丰富的点／线／曲面／单元编辑功能，各种物理量显示，直观的FLD／WLD帮助用户进行工艺分析，     

板料成形的回弹预测方法研究

回弹是影响板料弯曲成形品质的主要因素之一,对回弹进行准确预测和有效控制是提高成形精度的关键.从理论研究、实验研究、有限元数值模拟以及人工神经网络4个方面综述了国内外关于板料成形回弹预测的研究现状,总结了基于两种塑性弯曲理论模型建立的回弹计算公式,并概述了有限元数值模拟技术在模拟板料成形及其回弹的应用情况,最后介绍了人工神经网络在回弹预测领域的应用.     

板料成形有限元模拟中的拉格朗日分析方法

数值模拟中的模拟方法对于建立一个可信赖的有限元模型非常重要。板料成形中包含大变形、大位移和摩 擦行为,模拟结果对不同的有限元模型有很大的不确定性。采用有限元软件MARC基于不同拉格朗日法建立了一 个有限元模型来分析深冲压成形过程。模拟中板料作为变形体,模具看作刚体,接触面间的摩擦约束采用修正的库 仑摩擦模型。板料应变、厚度的模拟和实验结果比较表明完全拉格朗日法(T.L.)和更新拉格朗日法(U.L.)的主 要区别在大变形和大位移上,小变形和小位移两者吻合较好。     

数字图像相关法测量板料成形应变

针对板料成形极限试验中传统应变测量方法的不足,提出并实现一种基于数字图像相关法的板料成形极限应变测量方法。对其中涉及的关键技术进行深入研究。针对板料成形中大变形测量的难题,根据系列变形图像相邻状态变形的连续性,提出一种大变形分步匹配算法,并介绍三维坐标重建和三维应变求解的方法。根据测得的试件表面应变分布,提出一种通过构建应变场截面线来拟合成形极限曲线的方法。基于Visual Studio 2010开发环境,开发用于板料成形极限应变测量的计算软件。为了验证方法的可行性,结合自研的图像采集装置和改进的板料成形试验机搭建成形极限测量试验平台。对SPCC钢板试件的测量结果显示所提出的方法能够快速、有效、直观地测量试件在整个成形过程中的表面应变分布,为建立成形极限图提供一种有效手段,且与传统的坐标网格等方法相比优势明显。     

板料的快速激光成形技术及其应用

介绍一种利用激光扫描金属薄板所导致的热应力来实现塑性变形的工艺方法，根据激光扫描时所形成的两类典型温度场，探讨激光成形的机理，在板料的几何参数，热物性，光束能量及分布等方面分析激光成形的技术要点，提出该技术所面临的问题，并展望其应用领域和前景。     

板料成形极限应力图研究

基于塑性应力应变关系,推导出极限应力与极限应变相互转换关系,针对分散性失稳、凹槽失稳和平面应变漂移失稳等准则,进行了双线性应变路径、曲线应变路径和复合应变路径下成形极限应力图的理论计算。结果表明,成形极限应力图不受应变路径影响,对于同一失稳准则,在不同加载应变路径下几乎为同一条曲线。因此,成形极限应力图作为复杂加载路径的成形极限判据更加方便和实用。     

数值模拟技术在板料成形中的应用

综述了板料成形中有限元数值模拟技术的发展,介绍了国内外板料成形研究现状、应用水平、常用模拟软件和板料成形的数值模拟的前处理、有限元分析以及后处理,详细分析了CAD建模、有限元建模以及算法的选择以及常见的起皱、破裂、回弹成形缺陷,并指出了今后的研究方向。     

基于单数码相机的板料成形应变测量关键技术及其系统

设计并实现了一种基于单数码相机的板料成形应变测量系统MOSAS,并对其中的关键技术作了深入研究和讨论。在基于多视角几何原理、编码元技术实现各个拍摄视角相机姿态定位的基础上,本文使用光束平差等全局优化技术进一步提高定位精度;针对方形网格图像,综合运用数字图像处理技术自动实现亚像素精度的图像网格节点提取和网格拓扑关系稳健建立;结合极线约束和网格拓扑,实现多视图下同名网格节点自动鲁棒匹配;提出多视图下的三维重建方法以获得网格节点空间坐标;最后由有限应变理论解算出应变值.通过对网格边长为1mm标准模板的测量实验,表明MOSAS系统的三维重建精度为0.004mm(2σ),应变准确度不大于0.4%(2σ)。     

冲压成形件毛坯设计的曲面展平截面剖分算法

分析了复杂参数曲面的展开原理，采用了截面剖分算法实现自由曲面的近似展平，推导了曲面和截面线的展开算法，开发了C＋＋语言应用程序，给出了应用实例。该方法对中等复杂曲面零件展开毛坯有良好的适应性。     

板料冲压成形盒形件的毛料计算

选用反向法计算冲压件毛料外形，开发了独立的有限元源程序，提出了一种求算毛料初步解方法——投影均值法，该方法提高了程序的收敛性和稳定性。假定压边力作用在凸缘区外边缘节点上，根据通过某节点的单元边的长度调整该节点处压边力的大小，简化了程序且有一定的合理性。程序运行稳定，能快速准确地求得零件的毛料外形。     

基于有限元逆算法的钣金展开设计

主要讨论了用有限元逆算法进行钣金展开计算的方法，并用方盒和叶片的展开设计算例验证了这种方法的有效性。同其它的展开算法相比，有限元逆算法是一种计算精度较高，计算时间短的数值模拟工具。     

提高铝合金板料成形极限的新型可控压边力技术

提出了一种可随位置和行程同步优化压边力的新型控制策略，并将其用于不等深铝合金阶梯盒零件的冲压，在零件成形过程中按照优化策略在不同压边圈位置随冲压行程施加最优压边力，使其冲压深度从恒定压边力下的45mm提高到60mm。在多点变压边力压机上的实验验证了这种优化策略的有效性，从而提高了可控压边力技术的鲁棒性和实用性。     

任意复杂曲面的展平算法及其在五金零件毛坯展开中的应用

提出一种新的任意复杂曲面的展平算法,将其应用于有限元逆算法的初始位移场猜测,从而获得了良好的位移初始解。该算法具有计算快速、求解准确、易于实现、通用性好的特点。详细介绍了曲面展平算法的基本步骤,通过工程实例验证了算法的正确性和精确性。该算法不仅可以应用于冲压成形行业, 还能广泛地应用于飞机、汽车、服装设计、玩具设计、制鞋等领域。     

基于几何映射法的钣金展开有限元逆算法

在现有线性变形逆向映射法的基础上，采用几何映射法计算变换单元，避免单元刚度矩阵出现畸形，提高钣金展开有限元逆算法的稳定性和收敛速度，对几何映射法与投影法所计算的变换单元进行了对比，数值计算结果表明用几何映射法计算的初始估算展开料形状更接近于最终的钣金件展开形状。以涡轮叶片和曲柄轴箱盖的展开为例对改进后的有限元逆算法进行了实验和数值验证，试验结果显示，该方法是有效的钣金展开算法。     

板材三维曲面零件的坯料计算与变形逆分析

坯料计算是板材三维曲面零件成形工艺设计的重要问题之一。根据变形均匀原则及材料体积不变条件建立了一种基于三角形网格的坯料计算方法，该方法通过迭代格式使目标泛函极小化，得到零件的初始坯料。根据平面应变假定及三角形单元常应变条件，进行了由目标零件到坯料的变形逆分析。通过多点成形实验检验了坯料计算方法的精度与可靠性。     

板成形面积测量的研究

介绍了研制的任意形状板件面积测量仪的原理、结构和测量方法,并以汽车用典型冲压件为例,对其面积进行实测,其测量结果可供板成形工艺制定者参考。任意面积测量仪具有结构简单、测量精度高的特点,不仅能测量密度大于水的密度的板件的任意面积,还可以测量密度小于水的密度的板件的任意面积。