車身覆蓋件一步逆成形仿真迭代穩(wěn)定性研究.pdf

1、車身覆蓋件沖壓成形是汽車生產(chǎn)中一個很重要的環(huán)節(jié)，制約著汽車質(zhì)量的提高和改型換代周期的縮短，傳統(tǒng)的依靠經(jīng)驗進(jìn)行反復(fù)調(diào)試的模具設(shè)計方法已經(jīng)不能滿足高質(zhì)量、高效率、低成本的要求。隨著CAD和CAE技術(shù)的發(fā)展，板料沖壓成形模擬技術(shù)越來越多的被用于預(yù)測變形路徑和成形缺陷如裂紋和起皺，一步成形模擬作為一種快速成形方法在產(chǎn)品初始設(shè)計階段應(yīng)用廣泛。
　　一步成形模擬將板料成形過程簡化，模型建立過程中只考慮毛胚平板和工件變形終了構(gòu)型兩個狀態(tài)，忽略中

2、間狀態(tài)。在工件終了構(gòu)型上建立虛功方程如下:W=∑eWeint-∑eWeext=∑e（∫e{ε*}）T{σ}dv-∫e{u*}）T{f}dv)=0(1)式中Weint和Weext分別為內(nèi)力和外力虛功;{u*}為虛位移，{ε*}為對應(yīng)的虛應(yīng)變;{σ}為柯西應(yīng)力，{f}是外力。
　　因為同時存在幾何、材料、接觸摩擦產(chǎn)生的高度非線性，通常采用Newton-Raphson(N-R)方法迭代求解，對于一個近似的位移向量{Ui}，整體的殘余力向

3、量為:{R(Ui)}=∑e({Fext(Ui)}-{Fint(Ui)})≠{0}(2)經(jīng)典的N-R算法中，解的更新格式為:[KiT]{△Ui}={R(Ui)}(3){Ui+1}={Ui}+{△Ui}(4)[KiT]是第i個迭代步中的切線剛度矩陣，經(jīng)典的N-R迭代對初始解精度有很高的要求，對于一些復(fù)雜的問題，很難給出一個使迭代收斂的近似解{U(o)）。一般需要引入松弛因子對迭代步長進(jìn)行約束。{Ui+1}={Ui}+ωi{△Ui）（0＜ωi

4、≤1)(5)松弛因子可以放松對初始解的要求，其取值大小對迭代穩(wěn)定性和計算效率有很大影響。但選取合適的松弛因子比較困難，而且到目前為止國內(nèi)外對這方面的研究還比較少，本文著重研究了一步成形有限元方法中松弛因子對迭代穩(wěn)定性和計算效率的影響，歸納總結(jié)了松弛因子的取值規(guī)律，然后研究了多種現(xiàn)有的松弛因子選取算法，分析了它們的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出了改進(jìn)方案。
　　最后作者權(quán)衡了迭代收斂性和計算效率兩方面的要求，提出了一種新的基于局部極小值搜索的松弛因