1、PDF外文：http:/ 1：外文资料翻译译文 板料成形中有限元 仿真 及相关技术 的 研究进展 1 理研和光材料制造实验室 ，日本 2 法国国家科学研究中心，法国 3 IIS，东京大学，六本木，东京都港区，日本 摘要 本文概述了汽车制造商和钢板供应商采用 的 板料成形 仿真 及相关技术的 现状 。为此，作者 调查了 欧洲 、 日本和美国 的行业，与 工程师和研究人员讨论上述问题。 各行业中使用的 软件 如表所示，行业用户对有限元素的评价 也归纳在表中 。根据这些信息 提出在这领域 的研究方 法。
2、 关键词 板料冲压成形，仿真，有限元法，计算机辅助设计 1 导言 汽车行业面临着全球范围严重的挑战：激烈的市场竞争和严格的政府 环境保护法规。 汽车制造商 为 迎接这些挑战 而采取 的战略 是 有时称为 3R 的策略： 缩短上市时间，降低开发成本 以 赢得竞争 ， 减少车辆重量 以 提高燃料效率。 来 实现 三个目标的 解决方案 必不可少的要 在产品开发和进程设计 中采用基于 CAD / CAE / CAM 系统集成技术。 这一努力最显著的部分在于 减少 冲压车身面板相关的 加工费用和 提前期 ， 甚至在增加 技术难
3、 度 ，如使用铝合金和高强度钢，和要求 冲压件 高几何精度 情况下 。 为处理这 趋势所带来的 超越过去的经验 的 问题 ， 板料成形 仿真 的数值 方法 显 得越来越重要 。它由计算机试错 取代了物理冲压试 错 。 成功的数值 仿真 主要取决于 成形 仿真 软件 的 进展，但其他相关的技术 的 进展也很重要。相关技术 的 例子 有能迅速构建和修改加工表面的 CAD 系统 ， 或多或少 在 CAD表面自动创建有限元网格的现代网格生成器 ， 使用户能够掌握大量的数据 的可视化的 硬件和软件 以及 最后 在合理的时间内 处理大型仿真的计算机硬件 。 本文 的目的 在于总结业界 金属板
4、料成形 仿真 和相关技术实现 现状 ，并 对 未来的研究方向 提出建议 。 在 80 和 90 年 代 关于金属 板料成形 仿真 已举办了许多国际会议 并 发表了许相 关文章 。然而， 通过 这 些 信息还不足以 解决 上述问题 。由于这个原因， ， 作者决定访问 调查 欧洲 、日本和美国 的 汽车行业和钢板供应商 ， 与 工作 在模具冲压 车间和企业冲压部门的 工程师和研究人员 来 讨论这些具体 课 题。 2 历史背景 本世纪中叶 对 板料成形过程 的 分析研究已经开始 ， 在 60 年代 ， 数值程序（有限差分方法） 被 应 用 于 轴对
5、称 拉伸 过程分析中。虽然这种 工作对于 金属成形分析理论贡献 巨大 ， 但是 它还不 能 应 用于实际生产 。 非线性有限元仿真打开了真实工业冲压过程仿真之路， 1985 年在安阿伯密歇根州 的 板材 成形过程计算机建模 专题讨论会 提出了使用壳单元的弹塑性 有限元方法对 三维汽车车身面板成形 过程建模 。 研究 中，对 升降机窗口外 形的拉伸过程 和甲板盖的 压边圈夹紧 过程进行了 仿真 ， 但 它们尚处于 测试和评价 的 阶段 。 因此，在这个会议中 ，几何建模方法 10 月 12 日 和简化的力学建模方法更 受到业界 赞赏， 发表 了许多关于成形仿真 的文章 ， 其中 两
6、个重要 方向将 使板料成形仿真 提升 到一个新的 水平 ，一个是动力显式软件的应用 ，另一个是 一步法 的提出。在文献 【 16】 中 昂纳克和 Mattiasson 证明 采用 DYNA3D 可对 一个油底壳和散热器部分深 拉深，可获得用静态 显式软件 ABAQUS 无法获得的的深拉深形状， 包括凸缘起皱 。 会后，一些用于 板料成形 仿真的 动力显式软件 如 PAM-STAMP 和 OPTRIS 被开发出来，并且许多汽车企业开始尝试使用这些 软件 。 另一方面，开发 了基于 Batiste al 李 和 常 18理念提出 的 一步法 ， 其中 使 用一个大时间步长
7、值 ， 逆变形板料 从最 终的零件 配置到最初的板料配置。这个方法的主要好处是计算时间非常短，并且，根据这个 方法 开发了许多 软件，主要 在欧洲 如ISOPUNCH、 SIMEX、 FAST FORM3D 和 AUTO FORM ONE STEP。 与此 同时 进行了 根据静态 隐式 增 量 方法 ， 这 也许是 仿真 金属板 变形 的最适当的方法 ， 进行 软件 开发。那些 成果 在汽车制造业 NUMISHEET 3 和 NUMISHEET 6 的三维金属 板料有限元仿真 的国际专题讨论会 上 被提出 了 。 在 我们 访问 的企业所 用 的 静态 隐式 增 量软件 是 MTL
8、FRM和 AUTO FORM。 为了避免在静态 隐式 方法 遇到 的 收敛 问题，开发了静态 显式 软件 lTAS3D。在最 近 十年期间，由于这些非常密集的 研究 ，板料成形 仿真 发生 了 显著 的变 化 ， 如表 1 所示 。 有 几个独立 的 研究小组 在 10 年前开发他们自己的 有限元 软件 并且使用 自己的软件 解决他们的问题。然而， 在 今天，情况 已显著改变了。有三 组 人 ： 研究员、软件开发商和软件用户。 CIRP 成员也许 是 属于研究员小组， 而 多数工作在汽车制造商和板料供应商 那里 的工程师 属于 软件用户小组。 当 软件开发商和用户建立了一个非常 强
9、 的 联系 时 ，这两个小组之间的 联系 却 相当 弱了 。 1998 图 1 最 近 十年期间金属板 材 成形仿 真 的 趋势 。 3 企业中使用的软件 我们走访了列于表 1 至 3 的 12 家公司。 地区和 公司 的 选择是基于我们的 兴趣 ，而 非基于 系统 化 战略。 表 1 在欧洲用 于汽车制造商和板 料供应 商的软件 &nbs
10、p;公司名称 戴姆勒奔驰 雷诺 汽车 沃尔沃汽车 Sollac 访问的地方 Sindelfingen Plant 德国 Guyancourt Technocenter 法国 Olofstrom Engineering 瑞典 Montataire Centred' tudes et de Development 法国 仿真软件 AUTO FORM LS-DYNA3D LS-N I KE3D OPTRIS INDEED ISOPUNCH AF ONE STEP SIMEX OPTRIS PAM-STAMP AF ONE STEP AUTO FORM LS- DY NA3D ISOPUNCH AUTO FORM PAM-STAMP OPTRIS CAD 系统 CATIA SYRKO(内部 ) I-DEAS EUCLID CATIANAMOS 网格生成器 MEDINA DELTA MESH TRANSK HYPER MESH DELTA MESH AMORA DELTA MESH TRANSK 研究员软件用户 软件用户 软件开发商 研究员 1988
