The invention relates to a prediction method for sheet metal rapid prototyping, which includes the following steps: the first step is to mesh the punch, concave die, blank holder and sheet metal after modeling; the second step is to fix the boundary around the sheet metal, then the punch movement is a preset stroke step to make the sheet metal bend and find the restraint node, according to the restraint node, the sliding restraint is obtained by using the grid deformation method. The third step is to restrict the sheet node on the slip constraint surface so that the sheet can flow on the slip constraint surface, i.e., the sheet can be stretched as a whole; the fourth step is to calculate the stress and strain of each grid element and the thickness of each grid element according to the stretching deformation shape of the current stroke step; the fifth step is to repeat the second to fourth step. Until the punch and the die are closed. The invention can meet the requirement of timely response in the design stage, and can realize rapid and accurate simulation of sheet metal forming in a relatively short time.
【技术实现步骤摘要】
板料快速成形预测方法
本专利技术涉及一种板料快速成形预测方法,属于板料成形
技术介绍
板料成形是用板料等薄壁型材等作为原材料进行冲压加工的方法。板料成形是汽车覆盖件制造的一个重要部分,它是一个涉及几何形状、材料物理以及接触摩擦三重非线性的复杂问题。早期依靠工程师直觉的经验法和试验法,虽然能在一定程度上满足制造的需求,但是具有周期长、费用高等缺点,因此人们试图通过数学和力学的工具来对这个问题进行研究。在众多的数学方法中,由于具有坚实的理论基础和良好的实践检验,有限元法成为模拟板料成形的一种有效数值方法。根据计算原理的不同,有限元法可以分为动力显式有限元法和静力隐式有限元法。动力显式有限元法,虽然能够较为精确地模拟板料厚度等物理量分布,但是考虑到数值计算的稳定性因素,必须将计算过程中的时间步长设置地足够小,导致它需要大量的运行时间,满足不了模具设计阶段的快速响应需求;静力隐式有限元法尽管可以将时间步长设置地足够大,但是存在平衡方程数值求解的收敛性困难的问题,造成该算法在实际应用中受到很大限制。因此,研究实现一种具有良好收敛性的静力隐式有限元法,来快速准确地预测板料成形具有十分重要的理论意义和应用价值。
技术实现思路
本专利技术要解决技术问题是:克服上述技术的缺点,提供一种能够满足设计阶段的及时响应需求、可以在较短的时间内实现板料成形的快速准确模拟的方法。为了解决上述技术问题,本专利技术提出的技术方案是:一种板料快速成形预测方法,包括以下步骤:第一步、对凸模、凹模、压边圈和板料建模后进行网格划分;第二步、将板料的四周边界通过压边圈固定,然后将凸模从板料处下 ...
【技术保护点】
1.一种板料快速成形预测方法,包括以下步骤:第一步、对凸模、凹模、压边圈和板料建模后进行网格划分;第二步、将板料的四周边界通过压边圈固定,然后将凸模从板料处下压并运动一预设行程步使板料作弯曲变形;通过接触搜索算法寻找板料与凸模发生穿透的网格节点以及板料与凹模接触的网格节点作为约束节点,板料的其余网格节点作为自由节点;根据约束节点采用网格变形方法来求解当前行程步的板料预示形状作为滑移约束面;第三步、将板料节点约束在所述滑移约束面上,使板料可在滑移约束面上流动,即将板料整体作拉伸变形;根据虚功原理,内外力所做的虚功相等建立平衡方程,对该平衡方程使用迭代法进行求解,迭代收敛后得到板料当前行程步的所有节点的位移增量,从而得到当前行程步的拉伸变形形状;第四步、根据当前行程步的拉伸变形形状计算当前行程步的板料每个网格单元的应力应变,并根据体积不变原理,即板料的每个网格单元变形前后的体积不变,计算得到变形后每个网格单元的厚度;第五步、重复执行第二步到第四步,直到凸模和凹模两者合模时为止,最终得到板料成形的过程及变形情况。
【技术特征摘要】
1.一种板料快速成形预测方法,包括以下步骤:第一步、对凸模、凹模、压边圈和板料建模后进行网格划分;第二步、将板料的四周边界通过压边圈固定,然后将凸模从板料处下压并运动一预设行程步使板料作弯曲变形;通过接触搜索算法寻找板料与凸模发生穿透的网格节点以及板料与凹模接触的网格节点作为约束节点,板料的其余网格节点作为自由节点;根据约束节点采用网格变形方法来求解当前行程步的板料预示形状作为滑移约束面;第三步、将板料节点约束在所述滑移约束面上,使板料可在滑移约束面上流动,即将板料整体作拉伸变形;根据虚功原理,内外力所做的虚功相等建立平衡方程,对该平衡方程使用迭代法进行求解,迭代收敛后得到板料当前行程步的所有节点的位移增量,从而得到当前行程步的拉伸变形形状;第四步、根据当前行程步的拉伸变形形状计算当前行程步的板料每个网格单元的应力应变,并根据体积不变原理,即板料的每个...
【专利技术属性】
技术研发人员:鲍益东,秦雪娇,刘永财,陈文亮,王珉,
申请(专利权)人:南京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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