[發明專利]一種薄板沖壓仿真中的接觸狀況的顯示方法

無效

• 申請號: 201010150347.6
• 申請日: 2010-04-20
• 公開（公告）號: CN101853316A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 劉迪輝;李光耀;龔志輝;鄭剛
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;B21D22/02
• 代理公司: 湖南省國防科學技術工業辦公室專利中心 43102
• 代理人: 馮青

技術領域

本發明屬于金屬塑性加工領域，在薄板沖壓的仿真分析領域。具體為一種薄板沖壓仿真中的實際接觸狀況的顯示方法。

背景技術

薄板沖壓成型仿真技術已經比較成熟，可以準確的預測成型中的拉裂、起皺部位，對工件沖壓后的回彈也有一定的預測精度。工業界中，廣泛應用沖壓成型仿真技術對沖壓成型進行工藝分析，修改工件的工藝補充，調整壓邊力，通過虛擬試模解決工件的成型性問題。

隨著仿真技術的發展和成熟，薄板沖壓成型分析技術可以用于其它精確成型的領域，處理工件成型后的表面出現的面畸變問題。所謂面畸變，是指工件局部發生失穩，在工件表面出現細微的鼓包或凹坑(高度或深度在0.1mm以下)。這些面畸變的出現與實際模具接觸狀態有很大關系，但目前所有軟件都沒有顯示出工件接觸狀態的功能。

仿真中沖壓工件一般只計算了中面網格，為了反映出真實情況，需要計算出工件的上表面和下表面，現在的所有仿真分析軟件中都不具備該功能。

本發明提出在沖壓仿真結果顯示出工件接觸狀態，對合理確定修模部位和模具間隙分析有重要意義。該發明用于沖壓仿真軟件，能夠為仿真者提供更多工藝方面的信息，對提高工件表面質量能起到一定指導作用。

發明內容

本發明提出了在仿真中顯示出這是接觸狀態的方法。本方法如下：

(1)確定出工件上下表面的位置。根據板料的單元網格、節點以及厚度，采用偏置算法確定出工件上下表面的位置。這里采用的偏置算法如下：

在商業軟件中都具有幾何型面偏置功能，一般軟件中，凹模和凸模的幾何型面都是根據工件的幾何型面偏置得到的。在商業軟件中也具有單元網格的偏置功能，通過凹模網格，通過法向偏置可以得到凹模網格。但文獻中，很少介紹網格節點的偏置算法。下面是本發明提出的網格偏置算法。

網格偏置算法的關鍵是處理好偏置方向和偏置量的問題。

網格節點偏置算法，是對節點一個一個進行偏置，得到偏置后的網格。同一個節點，可能出現在多個單元中。對單獨的單元上的某個節點，其偏置方向就是其法向。偏置量就是單個單元的偏置量。對多個單元的同一個節點，單元法向不同，偏置方向也不同，如圖2所示。這種情況下，多個單元有多個偏置點，偏置方向為偏移前的點(A)與這些偏置點的中心(M)的向量AM。偏置量為多個單元偏置量的平均值。

圖2是有兩條邊的處理，B₁，B₂分別是兩條邊上的偏置點，偏置量分布為D₁，D₂，M是點B₁和點B₂的中點，求出向量AM，處理為單元向量，AB的長度等于D₁和D₂的平均值。這樣可計算B點的位置。更多條邊，也可按同樣原理處理。

(2)在分析結果中顯示出凹模實際型面、凸模實際型面、以及工件上表面和下表面，從這些結果中可以分析工件與模具接觸范圍。有限元仿真中采用罰函數接觸算法允許穿透，出現穿透后，工件表面可以在模具表面外面，也可以在模具表面里面。在模具表面外的工件表面能顯示出來，在模具表面內的工件不能顯示出來，就出現了圖3中所示的工件上下表面與模具之間出現的穿透。這些出現穿透的部位實際上就是接觸部位。

(3)通過截面線分析方法，得到工件上下表面的界面線，并生成一個截面。取出模具的界面線，可顯示出工件截面上的接觸量。

本發明提出在沖壓仿真結果顯示出工件接觸狀態，對合理確定修模部位和模具間隙分析有重要意義。該方面用于沖壓仿真軟件，能夠為仿真者提供更多工藝方面的信息，對提高工件表面質量能起到一定指導作用。

附圖說明

圖1工件與模具接觸顯示方法原理圖

圖2多條邊共同節點的偏置方向和偏置單元處理

圖3罰函數接觸算法允許穿透

圖4(a)本發明實施算例模型仿真模型

(b)沖壓工件單元網格以及厚度分布

圖5通過工件網格和厚度偏置得到的工件上下表面網格

具體實施方式

這里基于一個實際案例來說明該發明的實施過程和驗證該發明的可應用性。本發明的實施過程如下：

圖4是本發明驗證的輸入數據，包括采用的仿真模型(圖4a)，工件單元網格以及厚度分布(圖4b)。采用前面介紹的偏置方法，開發了應用程序，通過計算得到了工件的上下表面網格。圖5是通過偏置算法得到工件的上下表面網格。通過工件上表面網格與凹模網格的比較，可分析凹模與工件的接觸情況。凹模主要在凹模圓角部位與工件接觸，在工件底部，也有部分接觸。