先进高强钢冲压精确CAE分析及回弹补偿研究

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随着汽车工业的高速发展,汽车排放与安全等问题日益突出。生产低油耗、低排放、实现节能减排是汽车工业发展的主流方向。先进高强度钢板具有较高的强度和延伸率,适用于汽车工业关于轻量化、碰撞安全性的要求,在车身中应用越来越多。传统普通板材的冲压CAE仿真计算中,由于板料的成型力对模具的变形影响很小,即使模具采用刚性体模型也可以获得较高的计算精度。然而先进高强钢板由于屈服强度高,使得所需的成型力增大、模具受力增加,由此产生的模具变形对先进高强钢板成型的影响不容忽视。针对这一现象,本文建立了考虑模具变形的先进高强钢冲压CAE分析方法,基于动力显示算法,将模具设为弹塑性体,采用ansys-lsdyna有限元分析软件求解。计算得到板料成型结果,获得凸模、凹模、压料板受力最大值,以及模具Z向弹性变形较大部位。为检验所建立方法的有效性,将弹塑性体模具模型冲压数值模拟、刚性体模具模型冲压数值模拟、实际冲压零件结果,从板料成型性、材料流入量、材料减薄率、型面精度这四个方面进行对比分析。结果表明对于先进高强钢的冲压CAE分析,考虑模具变形的CAE分析方法更加精确有效。最后将所建立的方法应用于工程实例中,针对先进高强钢前纵梁零件成型结果不佳,拉延不充分,出现起皱的情况,通过调整拉延筋系数、压边力以及摩擦系数进行工艺改进,改进后零件成型结果较为理想。同时运用几何位移补偿原理,结合CAD软件Think Design对拉延模型面进行回弹补偿。结果表明所用方法有效减小先进高强钢回弹,提高拉延件成型精度,具有一定的工程价值。
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