板料成形反向模拟/综合优化及协同仿真平台技术研究

admin · 发表于 6 小时前

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近年来，随着有限元技术和信息技术的发展，数值模拟已经成为一个强有力的工具和手段而在板料成形领域所广泛应用，并使板料成形由“经验”走向“科学”，由“定性”走向“定量”，由“工匠式手艺”走向“工程化技术”。当数值模拟技术发展到一定阶段后，将最优化理论与算法应用到板料成形领域，对成形工艺参数的优化和成形质量的改善都起到非常重要的指导作用。同时，随着企业信息化的深化建设以及CAD/CAE系统的深入应用，打通不同系统之间的数据流、消除系统间的“信息孤岛”、传承企业的知识与经验，构建面向模具企业产品开发的数字化集成能力平台，已成为实现企业产品协同研发与管理、加快新一代核心技术形成、促进企业能力提升、提高核心竞争力的迫切需要和必然选择。本文以有限元反向模拟技术为对象，对反向模拟的诸多关键技术进行深入而系统地研究；对板料成形过程的综合优化技术展开研究，给出了参数优化模型和优化策略，实现了最优化理论与算法和有限元数值模拟的无缝集成；同时，将有限元数值模拟技术和综合优化技术与试验验证相结合，解决企业的具体实际题目；另外，以仿真为核心，研究面向板料成形的数字化协同仿真平台的相关技术，提出平台系统的设计方案，并探索性地开发了板料成形数字化协同仿真平台原型系统。具体工作如下：对反向法的基本原理进行了详细论述和深入研究，给出了分别采用薄膜模型和考虑弯曲效应壳模型的对数应变计算公式，详细推导了Hill 屈服准则和Barlat 屈服准则下的弹塑性本构方程，建立了反向法求解的有限元控制方程，并给出了方程的迭代求解格式。为了提高反向模拟的精度、效率及实用性，系统研究了板料成形反向模拟的诸多关键技术，包括：模具作用力的等效；离散Kirchhoff 单元在反向法中的应用；初始解预测算法；有限元方程的求解策略及收敛准则；FLC 的建立方法及可成形性分析；毛料规格化算法的研究等。系统研究了板料成形综合优化技术，总结和分析了板料成形的优化数学模型，引入了基于试验设计和近似模型的优化方法，并按照板料成形综合优化流程，定义了基于“两级”判别机制的优化策略，实现了有限元程序与优化算法的封装，建立了板料成形综合优化集成系统。综合应用数值模拟、正交试验、方差分析、响应面、多目标优化、可靠性分析、试验验证等技术和手段，解决企业的实际冲压题目，并为解决类似题目探明了一条技术和手段综合应用的思路和方法。对板料成形数字化协同仿真平台进行系统设计，给出了平台系统的架构及系统的应用逻辑、数据流、信息流和应用模式等，探索性开发了板料成形数字化协同仿真平台原型系统Sheetform-SimPlat，这不仅是面向板料成形领域进行协同仿真的实践，而且为今后类似平台的深入发展和应用探索了一条道路。

板料成形反向模拟/综合优化及协同仿真平台技术研究

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