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板料沖壓仿真分析CAE是CAE大家族中應(yīng)用非常廣泛的一個分支，它包括塑性成形CAE、鑄造成形AE、塑料注射成形CAE等， 應(yīng)用于工程實際，可以幫助確定毛坯幾何形狀尺寸，預(yù)測零件成形過程中的破裂、起皺及回彈等成形缺陷，還可以分析零件的沖壓成形性能，對工藝方案和工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化等。 國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀 20世紀(jì)90年代，板料沖壓仿真分析應(yīng)用的重點逐漸轉(zhuǎn)移到復(fù)雜型面覆蓋件的工藝分析上，在這個時期，國際上出現(xiàn)了眾多的商品化軟件（見表）。 當(dāng)前，板料成形仿真領(lǐng)域的研究集中在幾個方面：揭示零件幾何形狀、模具幾何形狀及結(jié)構(gòu)、材料類型及性能參數(shù)等各種因素對成形結(jié)果及成形性能的影響；通過引入知識工程等技術(shù)，進(jìn)一步提高成形模擬精度及仿真計算效率；此外，隨著對沖壓產(chǎn)品的環(huán)保、高質(zhì)、輕型化要求的提高，業(yè)界提出了“第二代虛擬沖壓仿真”軟件的概念。 我國關(guān)于板料沖壓仿真技術(shù)的研究始于20世紀(jì)80年代后期，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，取得了許多有價值的研究成果，相繼開發(fā)了具有我國自主知識版權(quán)的板料沖壓成形仿真軟件，如吉林大學(xué)同拓金網(wǎng)格模具中心開發(fā)的KMAS軟件、北京航空航天大學(xué)的SheetForm、湖南大學(xué)的CADEM軟件等。 縱觀板料成形CAE技術(shù)在我國的研究、發(fā)展及應(yīng)用情況，可以看出，在我國該項技術(shù)仍主要集中在各高校之中，缺少研究部門和工業(yè)部門之間的密切合作，這種情況大大限制了該項技術(shù)在我國的推廣及應(yīng)用。另外，大多數(shù)板料成形仿真軟件在實際使用過程中，需要操作者具有一定的專業(yè)知識、理論水平、模擬技巧和經(jīng)驗，尤其對于復(fù)雜覆蓋件的成形仿真，仿真結(jié)果的正確性對操作者的依賴性更強。這些特點使此類軟件更多的是面向?qū)I(yè)分析人員，而非廣大的產(chǎn)品、工藝及模具設(shè)計人員，從而使其解決實際問題的能力受到了很大限制，也限制了該項技術(shù)在我國大多數(shù)中、小型企業(yè)中的廣泛應(yīng)用。 發(fā)展趨勢 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對沖壓產(chǎn)品的“精、省、凈”要求，以及先進(jìn)沖壓成形技術(shù)的形成和發(fā)展，為新一代沖壓成形仿真技術(shù)提出了一系列新的要求，總的來看，該項技術(shù)的發(fā)展趨勢包括： 進(jìn)一步提高仿真精度和效率。重點突破殘余應(yīng)力計算及回彈預(yù)測的準(zhǔn)確性；發(fā)展快速有限元仿真技術(shù)，實現(xiàn)“當(dāng)天工程”、甚至“2小時工程”；同時，加強基礎(chǔ)理論及相關(guān)的實驗研究，以更好地解決復(fù)雜變形路徑等基礎(chǔ)性問題。 加強初始化設(shè)計環(huán)節(jié)的研究。初始方案作為計算分析的起點和方案修改的基礎(chǔ)，至今仍靠有經(jīng)驗的技術(shù)人員來完成。迫切需要將知識庫工程（KEB）、專家系統(tǒng)（ES）、人工智能（AI）、現(xiàn)代設(shè)計方法等與有限元仿真軟件相結(jié)合，實現(xiàn)智能化初始方案的確定，減少對工藝專家的依賴。 加強與基礎(chǔ)試驗的結(jié)合。材料性能參數(shù)、摩擦狀態(tài)、起皺與破裂判據(jù)等數(shù)據(jù)都來自試驗，其真實性、準(zhǔn)確性是限制仿真分析精度和可靠性的重要因素之一。尤其對某些新材料，更需要依賴大量的基礎(chǔ)試驗建立和確定能精確描述其變形行為的本構(gòu)模型。 提高成形分析的能力。主要是提高對復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)覆蓋件的起皺、破裂、回彈的預(yù)測能力；提高對非比例及循環(huán)往復(fù)加載等復(fù)雜加載方式下材料變形的跟蹤分析能力；不僅提高對拉深工序的成形仿真及回彈預(yù)測能力，而且提高相應(yīng)翻邊、切邊等工序的回彈預(yù)測能力。 提高工藝條件的優(yōu)化能力。借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計方法、敏感度分析等數(shù)學(xué)方法來實現(xiàn)對主要工藝參數(shù)的優(yōu)化，對板材成形，尤其是復(fù)雜覆蓋件的成形過程進(jìn)行分析，并得到有關(guān)坯料幾何形狀、壓邊力、拉延筋布局及尺寸等的優(yōu)化工藝條件，用于指導(dǎo)工藝條件的優(yōu)化調(diào)整。 |