数值模拟冲压成型过程的计算机仿真概述

    传统的冲压成型工艺与模具设计方法不仅耗时多、费用高，而且产品质量往往难以保证。传统设计方案中这些重大缺陷的根源，在于它无法合理计算冲压过程中板料的弹塑性变形。

    我们知道冲压成型的原理，在于使毛坯材料按一定方式产生永久的塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的零件。这一过程的实现是通过模具对工件的法向接触力和切向摩擦力来完成的。

    因此冲压成型过程包含了非常复杂的物理现象，概括起来它涉及力学中的三大非线性问题：

    ①几何非线性(冲压中板料产生大位移、大转动和大变形)；

    ②物理非线性(又称材料非线性，指材料在冲压中产生的弹塑性变形)；

    ③边界非线性(指模具与工件产生的接触摩擦引起的非线性关系)。

    这些非线性现象的综合，加上不规则的工件形状，使得冲压成型过程的计算非常棘手，是传统方法无法解决的问题。

    计算机技术和有限元方法(FEM)的同步发展，为复杂的工程计算问题提供了崭新的途径。理论上有限元方法能对任意复杂的问题求解，并且只要有限元网格不断细分，所得解的精度便能够不断提高。

    但由于计算机的舍入误差和计算机本身的容量限制，有限元网格的细分程度和所得解的精度总会受到限制。然而从工程的角度讲，一个问题的解只要达到一定精度就够用了，解的精度的进一步提高，意义并不一定大。正因为这样，有限元方法在不同的计算机硬件条件下都能提供相适用类型问题的有工程意义的解。