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车身覆盖件一步逆成形仿真迭代稳定性研究
| 论文题名： | 车身覆盖件一步逆成形仿真迭代稳定性研究 |
| 关键词： | 车身覆盖件;板料冲压成形;一步法;牛顿拉夫森法;迭代收敛性 |
| 摘要： | 车身覆盖件冲压成形是汽车生产中一个很重要的环节，制约着汽车质量的提高和改型换代周期的缩短，传统的依靠经验进行反复调试的模具设计方法已经不能满足高质量、高效率、低成本的要求。随着CAD和CAE技术的发展，板料冲压成形模拟技术越来越多的被用于预测变形路径和成形缺陷如裂纹和起皱，一步成形模拟作为一种快速成形方法在产品初始设计阶段应用广泛。 一步成形模拟将板料成形过程简化，模型建立过程中只考虑毛胚平板和工件变形终了构型两个状态，忽略中间状态。在工件终了构型上建立虚功方程如下:W=∑eWeint-∑eWeext=∑e（∫e{ε*}）T{σ}dv-∫e{u*}）T{f}dv)=0(1)式中Weint和Weext分别为内力和外力虚功;{u*}为虚位移，{ε*}为对应的虚应变;{σ}为柯西应力，{f}是外力。 因为同时存在几何、材料、接触摩擦产生的高度非线性，通常采用Newton-Raphson(N-R)方法迭代求解，对于一个近似的位移向量{Ui}，整体的残余力向量为:{R(Ui)}=∑e({Fext(Ui)}-{Fint(Ui)})≠{0}(2)经典的N-R算法中，解的更新格式为:[KiT]{△Ui}={R(Ui)}(3){Ui+1}={Ui}+{△Ui}(4)[KiT]是第i个迭代步中的切线刚度矩阵，经典的N-R迭代对初始解精度有很高的要求，对于一些复杂的问题，很难给出一个使迭代收敛的近似解{U(o)）。一般需要引入松弛因子对迭代步长进行约束。{Ui+1}={Ui}+ωi{△Ui）（0＜ωi≤1)(5)松弛因子可以放松对初始解的要求，其取值大小对迭代稳定性和计算效率有很大影响。但选取合适的松弛因子比较困难，而且到目前为止国内外对这方面的研究还比较少，本文着重研究了一步成形有限元方法中松弛因子对迭代稳定性和计算效率的影响，归纳总结了松弛因子的取值规律，然后研究了多种现有的松弛因子选取算法，分析了它们的优缺点，并提出了改进方案。 最后作者权衡了迭代收敛性和计算效率两方面的要求，提出了一种新的基于局部极小值搜索的松弛因子优化算法。在数值算例部分，作者编写计算机程序实现了该算法，并将其加入到Siemens PLM NX/One-Step中，选取了方盒、圆盘、梁、翼子板等六个数值算例进行测试，通过与固定松弛因子和“能量法”确定松弛因子的结果比较分析，验证了新算法的有效性。 |
| 作者： | 张亚奇 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 张向奎 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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