基于Abaqus和Isight的汽車前縱梁的沖壓成形分析和優(yōu)化

摘要
鈑金件的深沖成形需要充分考慮材料性能、壓邊力、沖壓速度等成形參數(shù)對(duì)成形質(zhì)量的影響，比如起皺、開裂和回彈等。沖壓仿真的彈-塑性材料和接觸引起極高的非線性求解。

采用Abaqus針對(duì)非線性沖壓成形進(jìn)行高精度仿真，同時(shí)結(jié)合Isight對(duì)高強(qiáng)鋼汽車面板的毛坯尺寸和壓邊力等參數(shù)進(jìn)行DOE設(shè)計(jì)，以最優(yōu)化板料的成形性能，使其在成形極限FLD之內(nèi)。

關(guān)鍵詞：深沖成形， Abaqus，Isight

引言
本文以NUMISHEET 2011 的Benchmark中的汽車縱梁為例，通過優(yōu)化壓邊力、板長(zhǎng)和板寬，以取得最小化毛坯面積，同時(shí)最大減薄率小于20%，避免開裂和起皺。

模具和板料毛坯
沖程為101.8mm，板料軋制方向?yàn)閅方向。初始板料尺寸長(zhǎng)為1650mm，寬為560mm。



上模、壓邊圈和下模



拉延筋



沖程

材料性能
高強(qiáng)鋼DP590的材料參數(shù)和成形極限FLD如下。



高強(qiáng)鋼DP590的材料參數(shù)



DP590的成形極限FLD

有限元模型
成形仿真采用Abaqus，板料網(wǎng)格單元類型為S4R。



有限元模型

DOE設(shè)計(jì)和優(yōu)化
DOE和優(yōu)化采用Isight中拉丁超立方DOE技術(shù)，板長(zhǎng)、板寬和壓邊力被定義為DOE變量，其中板寬被分別定義成板寬1和板寬2以考量非對(duì)稱?？偤穸葴p薄量和FLD值被定義為響應(yīng)參數(shù)。



毛坯的DOE參數(shù)

優(yōu)化的目標(biāo)是最小化毛坯面積，約束板厚度STH>1.44mm且FLD值<1。



基于Isight的DOE設(shè)計(jì)
分析和優(yōu)化結(jié)果



初始模型的厚度云圖（最小1.387mm）



初始模型的FLD云圖（最大FLDCRT1.180）



影響因子從大到小為板長(zhǎng)、板寬1、板寬2和壓邊力。

設(shè)計(jì)變量對(duì)響應(yīng)的影響

對(duì)于Isight采用不同優(yōu)化算法，所得的最優(yōu)結(jié)果有所區(qū)別。