數值模擬沖壓成型過程的計算機仿真概述

傳統的沖壓成型工藝與模具設計方法不僅耗時多、費用高，而且產品質量往往難以保證。傳統設計方案中這些重大缺陷的根源，在于它無法合理計算沖壓過程中板料的彈塑性變形。我們知道沖壓成型的原理，在于使毛坯材料按一定方式產生永久的塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸的零件。這一過程的實現是通過模具對工件的法向接觸力和切向摩擦力來完成的。因此沖壓成型過程包含了非常復雜的物理現象，概括起來它涉及力學中的三大非線性問題：

①幾何非線性(沖壓中板料產生大位移、大轉動和大變形)；

②物理非線性(又稱材料非線性，指材料在沖壓中產生的彈塑性變形)；

③邊界非線性(指模具與工件產生的接觸摩擦引起的非線性關系)。

這些非線性現象的綜合，加上不規則的工件形狀，使得沖壓成型過程的計算非常棘手，是傳統方法無法解決的問題。

計算機技術和有限元方法(FEM)的同步發展，為復雜的工程計算問題提供了嶄新的途徑。理論上有限元方法能對任意復雜的問題求解，并且只要有限元網格不斷細分，所得解的精度便能夠不斷提高。但由于計算機的舍入誤差和計算機本身的容量限制，有限元網格的細分程度和所得解的精度總會受到限制。然而從工程的角度講，一個問題的解只要達到一定精度就夠用了，解的精度的進一步提高，意義并不一定大。正因為這樣，有限元方法在不同的計算機硬件條件下都能提供相適用類型問題的有工程意義的解。