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化学分析与检测技术
Chemical Analysis and Detection Techniques

行模拟。此外，在固化仿真中还应选择关键点安装热电偶，以监测温度历史。

三、材料成形模拟之板料冲压

板料成形在汽车零部件制造中占据广泛地位，近七成汽车零部件由冲压工艺

生产。冲压产品质量的主要问题包括起皱、屈曲、撕裂、厚度均匀性、回弹和残
余应力。产品质量受拉进模腔材料的影响，若材料流动性过大，则易产生皱褶；
物料流动不足时，可能导致撕裂或分裂。为避免这些问题并提升产品质量，诸多
有效补偿方法已投入使用，如调整压边力分布和价值、改变润滑条件、调整拉延
筋布局或几何形状、优化毛坯形状等。这些方法无需更改拉延模的结构和型腔形

状，便可便捷地投入使用。因此，在复杂冲压件工艺设计中，确定压边力、润滑
条件和拉延筋设置等工艺参数至关重要。然而，在多数情况下，传统工艺布局的“试
一试”方法限制了工艺发展。过去十年，基于成形模拟的冲压 CAE 技术显著改

善了这一状况，加速了钣金成形从试验工艺向科学技术驱动工程的历史性转变。
许多设计人员通过采用法向和切线方向上相互独立的线性弹簧单元来处理，
这种方法能够保持约束刚度矩阵的对称性。此外，设计人员还可以运用一种新的
数值处理方法，针对摩擦力、拉延筋阻力等约束，基于弹塑性大变形动态显式增
量法，将线性弹簧单元等效为边界摩擦力和拉延筋阻力。通过仿真汽车盖板外板

的成形过程，得到的仿真结果与试验结果吻合良好。
在成形模拟过程中，压边力、拉延筋和润滑等边界条件所产生的约束皆为
外力，并作为边界条件加以处理。针对厚度变化对压边板内各节点分布的影响，

可在动态显式有限元公式的右侧直接加入摩擦力增量向量和等效拉延筋模型，此
方法虽简便，但未能体现摩擦阻力和拉延筋阻力的被动性。由于数值模拟中采用
小增量步长，将前一个增量步长的摩擦力增量和拉延筋阻力增量直接加入正确项，
可能导致较大误差。主要误差源于此种方法将被动力增量直接加入右侧，使其变
为正力，以及每一步间外部约束力的值和方向变化。尽管这两个问题在仿真软件

中频繁出现，但可通过引入线性弹簧元件加以解决。

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