一种背板类零件强化压痕布局优化设计方法技术

本发明专利技术涉及一种背板类零件强化压痕布局优化设计方法，由于结合了有限元模拟技术和形貌优化技术，对背板类零件的强化压痕进行了优化布局，解决了现有的仅靠工程师的经验难以对各种各样的背板类零件的强化压痕进行布局的问题，实现了任意背板类零件强化压痕的优化布局。可以最大程度的提高背板类零件的固有频率以及刚度，可用于背板类零件成形后的翘曲回弹控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种大型薄板局部特征成形类零件的強化压痕优化设计方法，尤其涉及一种背板类零件的強化压痕优化设计方法。
技术介绍
近十年来，电视机逐渐由CRT电视机向平板液晶电视机转变，平板液晶电视机需求量保持快速增长势头。平板电视主要部件为背光模组，其中背板是整个背光模组的主要支撑结构，其制造难度和产品要求非常高。模组背板类零件冲压后，自由释放状态时经常会出现翘曲和“拧 麻花”现象使得零件板面平面度较差。为了控制背板类零件的翘曲问题，一般通过在非特征区域增加强化压痕来使其整体刚度提高。传统的背板类零件的強化压痕布局主要依靠工程师的经验来完成，但是不同背板类零件使用不同材料的压痕布置特点不一致，仅凭经验难以对各种各样的背板类零件的強化压痕进行布局，且利用经验一般难以达到强化压痕的最佳布局。随着计算机技术、数值计算方法等相关学科的发展，有限元数值模拟技术和优化技术在各个领域得到了大量的应用。利用有限元模拟技术可以对冲压成形过程进行准确模拟；利用形貌优化技术可以设计薄壁结构的加强筋，满足零件的刚度或频率等要求。结合有限元模拟技术和形貌优化技术，为背板类零件的強化压痕布局提供了ー种新途径。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种背板类零件的強化压痕布局优化方法，解决背板类零件的強化压痕布局只能依靠工程师的经验推断，准确性差，难以得到强化压痕最优布局的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案一种背板类零件強化压痕布局优化设计方法，其特点是包括如下步骤(a)利用冲压成形仿真软件对背板类零件的成形和回弹过程进行模拟，得到自由回弹后的背板类零件模型；(b)利用模态分析软件计算背板类零件的自由模态，得到前6阶非刚体模态固有频率以及相应振型；(C)比较步骤(a)得到的回弹后的背板类零件模型和步骤(b)计算得到的振型，选取与回弹后模型最接近的两个振型，记录对应的阶数，其对应的固有频率分别记为Freql和 Freq2 ； (d)将背板类零件的CAD模型划分为设计区域和非设计区域，分别对这两个区域划分有限元网格，并设置背板类零件在自由状态下的形貌优化过程，选择加筋方式以及筋的參数；(e)在无约束情况下，以最大化Freql为目标，利用形貌优化方法对背板类零件进行强化压痕布置，获得此时最大的Freql值,记为Freqlmax ；(f)在无约束情况下，以最大化Freq2为目标，利用形貌优化方法对背板类零件进行强化压痕布置，获得此时最大的Freq2值，记为Freq2max ；(g)以Freqlmax为Freql的约束下限，以最大化Freq2为约束目标,利用形貌优化方法对背板类零件进行强化压痕布置，获得此时强化压痕分布的云图，记为強化压痕分布图I ;(h)以Freq2max为Freq2的约束下限，以最大化Freql为约束目标,利用形貌优化方法对背板类零件进行强化压痕布置，获得此时强化压痕分布的云图，记为強化压痕分布图2 ； ⑴比较强化压痕分布图I和強化压痕分布图2，从工程制造容易程度以及成本方面考虑，选取其中一个作为最优的強化压痕分布；(j)利用CAD软件中对最优的強化压痕分布进行工程可制造化处理，即可得到背板类零件強化压痕的最优分布。进ー步地，所述的背板类零件为ー种大型薄板具有局部特征的零件。进ー步地,所述步骤(a)中的利用冲压成形仿真软件是PAM-STAMP 2G。进ー步地,所述的步骤(b)包括在hypermesh软件里设置自由模态分析參数，利用optistruct求解器对背板类零件进行自由模态分析，得到所述前6阶非刚体模态固有频率以及相应振型。进ー步地，所述步骤(d)包括利用UG-NX软件在背板类零件的CAD模型上画出所述设计区域和所述非设计区域的分界线，利用hypermesh软件的surface edit功能和分界线将背板类零件的CAD模型分割成所述设计区域和所述非设计区域，井分别对这两个区域划分有限元网格，设置背板类零件在自由状态下的形貌优化过程，选择加筋方式以及筋的參数。进ー步地,在所述步骤(e)中，利用optistruct软件的形貌优化功能对背板类零件进行强化压痕布置。进ー步地,在所述步骤(f)中，利用optistruct软件的形貌优化功能对背板类零件进行强化压痕布置。进ー步地,在所述步骤(g)中，利用optistruct软件中的形貌优化功能对背板类零件进行强化压痕布置。进ー步地,在所述步骤(h)中，利用optistruct软件中的形貌优化功能对背板类零件进行强化压痕布置。进ー步地，所述步骤(j)包括利用UG-NX软件对步骤(i)获得的強化压痕进行エ程可制造化处理，即可得到背板类零件強化压痕的最优分布。本专利技术的有益效果是由于结合了有限元模拟技术和形貌优化技术对背板类零件的強化压痕进行了优化布局，解决了现有的仅靠工程师的经验难以对各种各样的背板类零件的強化压痕进行布局的问题，实现了任意背板类零件强化压痕的优化布局。下面结合附图和实施例对本专利技术作详细说明。附图说明图I为某ー背板类零件的CAD模型；图2为本专利技术设计方法的具体流程图；图3为背板类零件自由回弹后的模型；图4为与回弹后模型接近的某阶振型；图5为与回弹后模型接近的某阶振型；图6为设计区域与非设计区域的分界线；图7为设计区域与非设计区域的有限元网格； 图8为背板类零件強化压痕分布图I ;图9为背板类零件強化压痕分布图2 ；图10为背板类零件最优强化压痕分布的等值线图；图11为经过工程可制造化处理后的最优强化压痕分布。具体实施例方式实施例I :图I为某ー背板类零件CAD模型，具体轮廓尺寸为长900mm,宽550mm，厚O. 8mm。材料为SECCN5，弹性模量为210Mpa，泊松比为O. 28，硬化指数n=0. 1825，厚向异性系数!·=I. 662。在非局部特征区域设置强化压痕，使背板类零件整体刚度最大，成形后翘曲回弹最小。图2为本专利技术设计方法的具体流程图，其包括如下步骤 (a)将背板类零件的CAD模型导入PAM-STAMP 2G软件中，划分模具和板料网格，设置成形和回弹參数，对背板类零件的成形和回弹过程进行模拟，在回弹计算阶段，选择自由回弹方式，获得背板类零件回弹后的模型，如图3所示。(b)将背板类零件的CAD模型导入hypermesh软件中，对背板类零件进行有限元网格划分，设置自由模态分析參数，利用optistruct软件对背板类零件进行自由模态分析，获得背板类零件前6阶非刚体模态固有频率以及相应振型。(c)比较步骤(a)得到的自由回弹后的背板类零件模型和步骤(b)自由模态分析计算得到的振型，选取与回弹后模型最接近的两个振型，如图4和图5所示，记录对应的阶数，其对应的固有频率分别记为Freql和Freq2。(d)利用UG-NX软件在背板类零件的CAD模型上画出设计区域和非设计区域的分界线，得到带有区域分界线的背板类零件CAD模型，如图6所示。将带有分界线的背板CAD模型导入hypermesh软件中，利用surfaceedit功能和分界线将背板类零件的CAD模型分割成设计区域和非设计区域，井分别对这两个区域划分有限元网格，如图7所示。设置背板类零件在自由状态下的形貌优化过程，加筋方式为单个平面対称，设置筋的參数为起筋高H=2mm，起筋角度Θ =60°，最小起筋本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于形貌优化技术的背板类零件強化压痕布局优化设计方法，包括如下步骤 (a)利用冲压成形仿真软件对背板类零件的成形和回弹过程进行模拟，得到自由回弹后的背板类零件模型； (b)利用模态分析软件计算背板类零件的自由模态，得到前6阶非刚体模态固有频率以及相应振型； (C)比较步骤(a)得到的回弹后的背板类零件模型和步骤(b)计算得到的振型，选取与回弹后模型最接近的两个振型，记录对应的阶数，其对应的固有频率分别记为Freql和Freq2 ； (d)将背板类零件的CAD模型划分为设计区域和非设计区域，分别对这两个区域划分有限元网格，并设置背板类零件在自由状态下的形貌优化过程，选择加筋方式以及筋的參数； (e)在无约束情况下，以最大化Freql为目标，利用形貌优化方法对背板类零件进行强化压痕布置，获得此时最大的Freql值,记为Freqlmax ； (f)在无约束情况下，以最大化Freq2为目标，利用形貌优化方法对背板类零件进行强化压痕布置，获得此时最大的Freq2值，记为Freq2max ； (g)以Freqlmax为Freql的约束下限，以最大化Freq2为约束目标,利用形貌优化方法对背板类零件进行强化压痕布置，获得此时强化压痕分布的云图，记为強化压痕分布图I ; (h)以Freq2max为Freq2的约束下限，以最大化Freql为约束目标,利用形貌优化方法对背板类零件进行强化压痕布置，获得此时强化压痕分布的云图，记为強化压痕分布图2 ； (i)比较强化压痕分布图I和強化压痕分布图2，从工程制造容易程度以及成本方面考虑，选取其中一个作为最优的強化压痕分布； U)利用CAD软件中对最优的強化压痕分布进行工程可制造化处理，即可得到背板类零件強化压痕的最优分布。2.如权利要求I所述的背板类零件強化压痕布局优化设计方法，其特征在于 所述的背板类零件为ー种大型薄板具有局部特征的零件。3.如权利要求I或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙光永，李光耀，毛丽臣，龚志辉，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：