板料成形中有限元仿真及相關技術的研究進展外文文獻翻譯@中英文翻譯@外文翻譯

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南京理工大學泰州科技學院 畢業(yè)設計 (論文 )外文資料翻譯 系 部： 機械工程系 專 業(yè)： 機械工程及自動化 姓 名： 王忠賢 學 號： 0501510141 外文出處： 001, 附 件： 指導教師評語： 該英文翻譯經(jīng)過幾次修改后語句較通順，語義較正確，基本能正確表達原文的內(nèi)容。這反映了該生通過本英文翻譯基本掌握了科技文獻的閱讀方法和常用專業(yè)詞匯的翻譯方法，但仍需加強學習，基本達到了外文資料翻譯的目的。 簽名： 2009 年 3 月 16 日 附件 1：外文資料翻譯譯文 板料成形中有限元仿真及相關技術的研究進展 1 理研和光材料制造實驗室 ，日本 2 法國國家科學研究中心，法國 3 京大學，六本木，東京都港區(qū)，日本 摘要 本文概述了汽車制造商和鋼板供應商采用 的 板料成形 仿真 及相關技術的 現(xiàn)狀 。為此，作者 調(diào)查了 歐洲 、 日本和美國 的行業(yè)，與 工程師和研究人員討論上述問題。 各行業(yè)中 使用的 軟件 如表所示，行業(yè)用戶對有限元素的評價 也歸納在表中 。根據(jù)這些信息 提出在這領域 的研究方 法。 關鍵詞 板料沖壓成形，仿真，有限元法，計算機輔助設計 1 導言 汽車行業(yè)面臨著全球范圍嚴重的挑戰(zhàn)：激烈的市場競爭和嚴格的政府 環(huán)境保護法規(guī)。汽車制造商 為 迎接這些挑戰(zhàn) 而采取 的戰(zhàn)略 是 有時稱為 3R 的策略： 縮短上市時間，降低開發(fā)成本以 贏得競爭 ，減少車輛重量 以 提高燃料效率。 來 實現(xiàn) 三個目標的 解決方案 必不可少的要 在產(chǎn)品開發(fā)和進程設計 中采用基于 統(tǒng)集成技術。 這一努力最顯著的部分在于 減少沖壓 車身面板相關的加工費用和 提前期 ， 甚至在增加 技術難 度 ，如使用鋁合金和高強度鋼，和要求沖壓件高幾何精度 情況下 。 為處理這 趨勢所帶來的 超越過去的經(jīng)驗 的 問題 ， 板料成形 仿真的數(shù)值方法顯得越來越重要。它由計算機試錯 取代了物理沖壓試 錯 。 成功的數(shù)值 仿真 主要取決于成形 仿真 軟件 的 進展，但其他相關的技術 的 進展也很重要。相關技術 的 例子 有能迅速構(gòu)建和修改加工表面的 統(tǒng) ，或多或少 在 使用戶能夠掌握大量的數(shù)據(jù) 的可視化的 硬件和軟件 以及 最后 在合理的時間內(nèi)處理大型仿真的計算機硬件。本文的目的 在于總結(jié)業(yè)界 金屬板料成形 仿真 和相關技術實現(xiàn) 現(xiàn)狀 ，并 對 未來的研究方向 提出建議 。 在 80 和 90 年 代關于金屬 板料成形 仿真 已舉辦了許多國際會議 并發(fā)表了許相 關文章 。然而， 通過 這些 信息還不足以 解決 上述問題 。由于這個原因， ， 作者決定訪問 調(diào)查 歐洲、日本和美國 的 汽車行業(yè)和鋼板供應商 ， 與 工作 在模具沖壓 車間和企業(yè)沖壓部門的 工程師和研究人員 來 討論這些具體 課 題。 2 歷史背景 本世紀中葉 對 板料成形過程 的 分析研究已經(jīng)開始 ，在 60 年代， 數(shù)值程序（有限差分方法） 被應 用 于 軸對稱 拉伸 過程分析中。雖然這種 工作對于 金屬成形分析理論貢獻 巨大 ， 但是它還不 能 應 用于實際生產(chǎn) 。 非線性有限元仿真打開了真實工業(yè)沖壓過程仿真之路， 1985 年在安阿伯密歇根州 的 板材 成形過程計算機建模 專題討論會 提出了使用殼單元的彈塑性有限元方法對 三維汽車車身面板成形 過程建模。 研究 中，對 升降機窗口外 形的拉伸過程 和甲板蓋的 壓邊圈夾緊 過程進行了 仿真， 但 它們尚處于 測試和評價 的 階段 。 因此，在這個會議中 ，幾何建模方法 [ 10 月 12 日 ]和簡化的力學建模方法更 受到業(yè)界 贊賞， 發(fā)表 了許多關于成形仿真 的文章 ， 其中 兩個重要 方向?qū)?使板料成形仿真 提升 到一個新的 水平 ，一個是動力顯式軟件的應用 ，另一個是 一 步法 的提出。在文獻 【 16】 中 昂納克和 明 采用 對 一個油底殼和散熱器部分深 拉深，可獲得用靜態(tài) 顯式軟件 法獲得的的深拉深形狀，包括凸緣起皺 。 會后，一些用于 板料成形 仿真的 動力顯式軟件 如 開發(fā)出來，并且許多汽車企業(yè)開始嘗試使用這些軟件。 另一方面，開發(fā) 了基于 和 常 [18]理念提出 的 一步法 ， 其中 使 用一個大時間步長 值 ， 逆變形板料 從最 終的零件 配置到最初的板料配置。這個方法的主要好處是計算時間非常短，并且，根據(jù)這個 方法 開發(fā) 了許多 軟件，主要 在歐洲 如 與此 同時 進行了 根據(jù)靜態(tài) 隱式 增 量 方法 ，這 也許是 仿真 金屬板 變形 的最適當?shù)姆椒?，進行軟件 開發(fā)。那些 成果 在汽車制造業(yè) 和 的三維金屬 板料有限元仿真 的國際專題討論會 上 被提出 了 。 在 我們 訪問的企業(yè)所 用 的 靜態(tài) 隱式 增 量軟件 是 為了避免在靜態(tài)隱式方法 遇到 的 收斂 問題，開發(fā)了靜態(tài) 顯式 軟件 最 近 十年期間，由于這些非常密集的 研究 ，板 料成形仿真 發(fā)生 了 顯著 的變 化 ， 如表 1 所示 。 有 幾個獨立 的 研究小組 在 10 年前開發(fā)他們自己的 有限元 軟件并且使用 自己的軟件 解決他們的問題。然而， 在 今天，情況 已顯著改變了。有三 組 人 ： 研究員、軟件開發(fā)商和軟件用戶。 員也許 是 屬于研究員小組， 而 多數(shù)工作在汽車制造商和板料供應商 那里 的工程師 屬于 軟件用戶小組。 當 軟件開發(fā)商和用戶建立了一個非常 強 的 聯(lián)系時 ，這兩個小組之間的 聯(lián)系卻 相當 弱了 。 1998 圖 1 最 近 十年期 間金屬板 材 成形仿 真 的 趨勢 。 3 企業(yè)中使用的軟件 我們走訪了列于表 1 至 3 的 12 家公司。 地區(qū)和 公司 的 選擇是基于我們的 興趣 ，而 非基于 系統(tǒng) 化 戰(zhàn)略。 表 1 在歐洲用于汽車制造商和板 料供應 商的軟件 公司名稱 戴姆勒奔馳 雷諾 汽車 沃爾沃汽車 訪問的地方 國 國 典 et 國 仿真軟件 F F Y 統(tǒng) 部 ) 網(wǎng)格生成器 究員軟件 用戶 軟件用戶 軟件開發(fā)商 研究員 1988 表 2 在 日本 用于汽車制造商和板 料供應 商的軟件 公司名稱 馬自達 日產(chǎn) 豐田 新日本制 鋼 訪問的地方 真軟件 統(tǒng) 部 ) 部 ) 部 ) 格生成器 3 在 美國 用于汽車制造商和板 料供應 商的軟件 公司名稱 克萊斯勒汽車 福特汽車 國家鋼鐵 美國鋼鐵 訪問的地方 真軟件 D U) D D 統(tǒng) 網(wǎng)格生成器 模具表面 ) 自帶板料網(wǎng)格軟件 洲工業(yè) （ 1 ）戴姆勒奔馳公司 盡管 1994 年 戴姆勒奔馳公司 就引進了 板料成形 仿真 ， 但 在模具車間由受過訓練的 制造 工程師生產(chǎn) 化 利用它 從 1996 年 1 月 開始的 。 如 表 1 所 示，目前金屬成形團隊正在使用 7 種軟件 。 于 快速預先優(yōu)化 在零件設計部分零件形狀， 而不是 用 作 幾何工具。 多 地被用于評估幾何工具原型的 模具 設計 和 系列 模具 設計。有時 用 于 執(zhí)行更加確切的優(yōu)化。 用于預測 反彈 。 在 廠， 相當 多 的工程師已經(jīng)被訓練使用 仿真 軟件 ， 其中有 14 名 程師和 4 名 程師。 （ 2 ）雷諾汽車 在 80 年代期間， 雷諾 通過與 各大學和研究機構(gòu) 合作在開發(fā) 板料成形仿真 的 數(shù)值方法 上付出很大的努力 。 其中最 重要 的成果之 一 是開發(fā) 基 于單 步法 的 諾正在在模具設計 部門使 用此軟件，并試圖與 件公司進一步開發(fā)新的功能 。 其中 一個 功能 是 自動優(yōu)化模 具設 計，另一個功能是能對影響成形過程的 疲勞極限的評價。 為了更準確地 對形成 效應的評價，在 1993 年 ，引入了 入 了 理器，因此，這兩個仿真軟件可用于 同一用戶界面 。 （ 3 ）沃爾沃汽車公司 在 1989 年 ， 沃爾沃，第一次表明了動態(tài)顯式軟件 鈑金成形過程的仿真 的 適用性，并在 經(jīng)過 5 年的研究 后 ， 在沖壓車間 引入該 軟件 實際使用。沃爾沃公司目前 在產(chǎn)品設計和沖壓工藝 /模具設計中 使用三種有限元軟件 ： 所有仿真軟件綜合成 這是一個專用于 汽車制造的計算機輔助設計軟件。目前 11 個訓練有素的工程師能夠使用這一系統(tǒng) 執(zhí)行 仿真。 （ 4 ） 司 作為鋼板供應商， 用有限元 軟件向金屬板材用戶 提供技術服務。發(fā)了單步 求解 器 對其 商業(yè) 化。對于 言，作為一種提供技術服務的途徑，仿真已逐漸變得重要了。 本產(chǎn)業(yè) （ 1 ）馬自達 在 1990 年 ，通過與 合作， 馬自達開始 了評估 應用性的 初步研究。 對于 日本汽車制造商 在板料 沖壓部 門使 用 有限元 軟件這是最早的嘗試。雖然馬自達內(nèi)部模具的 統(tǒng)可以提供信息以便優(yōu)化模具 表面 ， 但是 系統(tǒng)無法跟上 快速 變化的技術趨勢，因此馬自達決定 引入使用 有限元仿真。 與歐洲 汽車制造商 不同 ，馬自達只使用 為 仿真軟件，兩名工程師在仿真環(huán)境中深入開展高級仿真 。 （ 2 ）日產(chǎn)汽車 于 1994 年 ， 日產(chǎn)汽車開始使用 稍候再模具設計車間引入了 通過與 作 ， 日產(chǎn)公司已經(jīng)開發(fā)出了 專業(yè) 版本的 算在早期階段沖壓作業(yè) 中 以獲取正確的變形形狀 ； 變形 由于重量和 壓邊圈夾緊 產(chǎn)生 。大多數(shù)計算機 試錯 都是在早期設計階段 進行 ， 即 在 零件 設計 后 使用大致接近 模具面的幾 何 圖形 。四個工程師從事 零件 仿真 工作和 仿真系統(tǒng) 的開發(fā) 。 （ 3 ）日本豐田汽車 由于豐田汽車有一個非常先進的幾何建模軟件，模具的計算機輔助設計，和訓練有素的模具設計工程師， 對 引進仿真他們沒有太多的熱情。然而，在 鍛壓車間，高強度鋼板 和 新 面板 形狀 被使用 ，如大型規(guī)模做片斷側(cè) 面 板，迫 使 豐田 使 用有限元仿真 技術 。 試于 1993 年 并被使用 ，豐田汽車公司自己 擁有 “ 虛擬試錯系統(tǒng) ” ，其中包括 友好 的用戶界面 、 一個 新開發(fā)的數(shù)據(jù) 庫 。目前四個仿真工程師 在從事此系統(tǒng)的開發(fā)和應用 。 （ 4 ）新日本制 鋼 在日本 ， 日本深沖壓研究小組（ 在 促進汽車和鋼鐵公司之間的密切聯(lián) 系。新日本制 鋼已 主要是基于這個框架內(nèi) 與汽車公司開展了合作調(diào)研工作 。 在1991 年，開發(fā)出 了 于 1994 年 ，又開發(fā)了出 有限元仿真主要優(yōu) 點 是減少實驗 次 數(shù)，這 項 技術手段 在被正式使用 之前主要 用于 解決薄板用戶 所提出的 問題 。 國工業(yè) （ 1 ）克萊斯勒汽車公司 在美國 ，作為 三大汽車制造商 之一 ， 克萊斯勒是最后 使用 仿真 的 。然而，于 1994年，克萊斯勒開發(fā)的最先進的仿真系統(tǒng)采用 了 成為生產(chǎn)模具進程 的 主流設計。所有主要 的重要的面板都使用 它仿真。使克萊斯勒 采用當前先進的動態(tài)軟件仿真 的 關鍵原因 是 計算機硬件和可視化工具 開發(fā)與應用 。 （ 2 ）福特汽車公司 唯一 用于板料 成形仿真的靜 態(tài)隱式 軟件，早 在 70 年 代 ，由 他的 同事 開發(fā)，并 在福特 廣泛 使用 。這 個 軟件 主要優(yōu)點是能 夠 預測幾乎所有成形 瑕疵 包括缺陷回彈，但缺點是計算時間長。然而，最近，通過引進先進的直接矩陣 方法 求解 計算時間大大減少。動態(tài)顯式軟件 運作 也可以用 于 該工具設計階段。 （ 3 ）國家鋼鐵 在 1996 年 ， 在北美洲 ， 汽車制造商和金屬板供應商之間有一個合作研究方案 ， 叫做 “汽車 鋼鐵伙伴關系 ”，并在 1996 年， 國家鋼鐵決定利用有限元仿真技術 與汽車制造商合作建造 有共同 技術 的汽車制造基地，并 使用 了 些軟件被廣泛應用于支持客戶活動，如管狀液壓和拼焊板的形成。 （ 4 ）美國鋼鐵公司 美國鋼鐵公司 通過“ 汽車和鋼鐵伙伴關系 ”和 “ 回彈項目 ” 與 汽車制造商密切合作 。鋼板 使用性能的 評 估 是一個重要的 課 題。例 如，通過使 動態(tài) 代碼和 靜態(tài) 代碼相 結(jié)合 來仿真面板局部 凹 痕 抗力 的形成過程。 附件 2：外文原文 （復印件） an of of by to in in of in a on of in is he on of to R in in to in to to on AM in A of is on of to of as of of To by of by a of on in in is of AD or AD to it to of is to an of of in to of to in 980’990’. is to to to at in of 2. of in of 1, 2] to ax in 960’ [3]to of of be to of 4 A on of 985 [7], in by In of a of a in of an to in So in 1013by 9[15], 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