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模具工业2011年第37卷第3期
如何提高板料成形数值模拟分析的精度
张兰，喻航，易波，谭俊
（成飞集成科技股份有限公司，四川成都610091）
摘要：如何使用CAE软件对板料成形进行准确模拟，是企业和学术界一直关注和研究的问题，结合实际
生产，在大量的实验数据基础上，提出了提高数值模拟计算精度的几个方法和议。关键词：CAE；数值模拟；网格划分；重力模拟；精度
中图分类号：TG76;O242.21文献标识码：B文章编号：1001-2168(2011)030024-04
Improvingtheprecisionofnumericalsimulation
analysisofsheetmetalforming ZHANG Lan, YU Hang, YI Bo, TAN Jun
(Sichuan Chengfei Integration Technology Corp.Ltd,Chengdu，Sichuan 610091,China）
eeonoereoaraaerooe some methods and suggestions were introduced to increase the precision of numerical simulation calculation
Key words:CAE; numerical simulation; grid division; gravity simulation; precision
1引言
随着计算机软硬件性能的不断提高，弹塑性有限元模拟技术不断发展，基于数值模拟技术的计算机辅助工程（CAE)技术也越来越成熟，各种CAE软件也层出不穷。所有软件对板料成形过程的模拟都是一个近似的模拟分析，如何利用这些软件准确地模拟板料成形过程，是企业和学术界一直关注和研究的间题。结合实际生产和多年的实践经验，在大量的实验和生产数据上，提出以下提高数值模拟计
算精度关键参数的方法。 2网格划分
有限元数值模拟分析中，网格质量对数值求解的稳定性、效率及精度至关重要。网格划分涉及单元的形状及拓扑类型、单元类型、网格生成器的选择、网格的密度、单元的编号以及几何体素等，也是影响模拟计算速度的最重要因素。网格越小，网格数量越多，与零件的拟合程度越高，模拟的精度就越高，但模拟分析计算所需的时间就越长；相反，网格越大，网格数量相对较少，与零件的拟合程度相
收稿日期：201010-21。
作者简介；张兰（1979－），女，四川盐亭人，工程师，主要从事冲压工艺方案设计和数值模拟分析，地址；四川成都黄田坝成飞集成科技股份有限公司技术部，（电话）13551188623，（电子信箱） lancazhang163.cama
对较差，模拟的精度就较低，而模拟分析计算所需的时间则越少。因此网格尺寸的确定，应兼顾计算精度和计算速度。
最初的网格划分技术为直接划分法，即在板料成形前划分好板料的网格，在整个成形过程中板料的网格大小不发生变化，只有形状改变。要获得较准确的模拟结果，板料的网格在成形前就需划分得很细小，以满足成形后最小R处的拟合需求，因此板料的单元网格和节点数将大量增加，使计算速度成倍增长。如果网格划分比较粗大，板料在变形过程中可能出现2种情况：一是坏料的网格穿进了模具，发生穿透，可能导致该处的接触力计算值为零；二是发生网格畸变，严重的畸变将导致Jacobian变换矩阵的行列式趋于零。这2种情况都将使模拟无法顺利进行或者导致模拟失真，达不到模拟分析的目的。自适应网格技术正是解决这一矛盾而出现的新型技术。
在模拟成形过程中，当坏料遇到比较剧烈的变形时，自适应网格技术将自动对这些区域的网格进行细分，使流过板料圆角部位的网格增加，提高这些部位计算的准确度，而在板料变形比较平缓的地方仍采用原始的网格，使得计算的精度大大提高而时间相对增加得较少，巧妙地让时间和精度在一定程度上取得平衡。自适应网格技术提高了对零件表面质量判断的准确性。自适应网格等级不同，模拟分