板材冲压成形作为一种十分重要的制造技术，在汽车、航空、电器和国防等工业中都有广泛的应用。板材冲压成型在汽车制造中尤为重要，因为按重量计算，汽车70%重量的零件是采用冲压成形。板材的冲压成形过程不仅影响汽车外观，更影响汽车制造的成本以及新产品开发的周期，因而影响整个汽车产品的综合经济效益。在冲压成型中可分覆盖件的薄板冲压和大量的中厚板冲压。其中工程中成形件弯曲比较大的区域或厚板料这种大位移及有限应变形的弹塑性问题是不易模拟的，在实际的生产中也存在着大量的问题。本文为通过对给定件――轿车发动机摇臂件成形过程的模拟，分析了材料参数r值及凹模圆角、压边力对成形的影响及中厚度板拉深成形的特点。得出了针对厚板成形的有限元方法。本文首先讨论了有限元算法的步骤和有限元算法中单元网格的划分、屈服理论、模拟计算方法的选择、接触的处理、成形缺陷的处理等关键技术。然后分析了薄板成形的有限元法，在此基础上探索中厚板成形的有限元方法。在薄板成形分析过程中，在处理上引入经典的Kirchhoff假定，认为变形前垂直于中面的直线变形后仍保持为直线，并且仍然垂直于中面，这样就忽略了横向剪切效应，因而称为薄壳理论。对于复杂形状的中厚板件拉深，在凹模圆角处单元的弯曲效应明显，不能满足薄壳假设的基本要求。这时如果仍然按薄壳理论来进行分析必然会产生较大的误差。目前应用最为广泛的板壳单元大都是基于Mindlin理论。其考虑转动效应，引入了横向剪切变形，它不仅适用于薄壳分析，也适用于中厚板的分析，并且容易实现与三维实体单元的过渡，为理想的单元模型 。本文的厚板有限元方法引入了厚向各向异性<WP=83>屈服函数，单元模型则采用了能够有效地反映弯曲效应的Mindlin壳单元，从而建立对复杂形状的中厚板件拉深成形有限元模拟分析算法（动力显式算法），并以轿车摇壁为例，进行了模拟与实际拉深成形对比，得到了弯曲圆角较小时模拟误差较大，弯曲圆角较大时，模拟结果和实际结果有很好的吻合的结论。本文首先从理论上解释了厚板成形的大位移有限变形过程的有限元理论计算方法。厚板拉深时壁厚的变化是判断起皱与破裂的重要研究对象，产生起皱的主要影响因素有缩减率、摩擦系数、凹模圆角和压边力等。而各因素之间相互制约，为了得到各因素相对变化的关系曲线，找出他们对起皱的影响，最终设计出合理的模具和工艺方案，并得出此类问题的规律，本文中应用CAE软件（DYNAFORM）对轿车发动机摇臂的拉深过程进行了模拟，分析了加工过程中的失稳现象及产生的原因。为了确定每一次模拟结果的实用性和可靠性，需要设计出一系列模具进行试验，采集试验数据，将试验结果与模拟结果进行对比验证。本文是根据已设计的工艺方案设计出相应的模具，用压力机进行冲压试验。轿车摇臂件已经在实际生产过程中实现了稳定生产，但是在工艺方案的确定过程中试验需要制作大量模具和样件，制作周期长，费用高，浪费资源，因此不能对每一个件都做这样的试验。如果能够应用 CAE 软件进行模拟，再通过后处理模块得出相应的关系曲线，就大大简化了试验程序，节约了时间和经费。目前，针对厚板成形成形极限分析的研究还不完善，基于CAE的成形分析报道较少。当前的CAE软件针对薄板成形进行的模拟结果都比较理想，但对厚板成形模拟产生的结果误差较大。厚板拉深成形应用很广泛，为了找出解决同类问题的简便可行的办法，应用有限元软件对其加工过程进行了模拟。所应用的求解器LS-DYNA，是全世界范围内最知名的有限元显式求解程序，是专门用于板材加工数值模拟的成熟的有限元软件。LS-DYNA时间积分器采用中心差分格式，对未知量显式<WP=84>求解。它能够模拟加工的全过程，并提取重要的参数，帮助使用者改善模具和工艺参数。LS-DYNA在分析冲压过程时，定义模具为刚体，板料和模具都应用壳单元进行离散。LS-DYNA的单元都采用拉葛朗日增量方法进行描述。冲压过程可以简化为：模具为刚体，模具的运动可直接作为冲压系统的位移边界条件。在给定的模具位移的条件下，求得板料的位移函数，并在任意时刻同时满足动量方程、边界条件和初始条件。这已经是一般性的力学问题，可采用有限元的方法进行求解。本文分析了LS-DYNA的特点和有限元过程模拟的原理，并设计了一系列试验，验证了模拟结果的正确性和可靠性。在模拟的过程中，需要输入相应的参数，如果参数输入不正确，就无法得出准确的结果。本文讨论了有限元模拟的参数输入方法，从理论上给出了如何计算材料性能参数和时间步长，分析了各个参数的相互关系，解释了输入参数对模拟结果的影响。该数值模拟的参数输入方法，为同类型厚板拉深加工的数值模拟提供了参考。模拟与试验结果验证了本文给出的厚板大变形弹塑性有限元方法，可以成功的用于厚板拉深成形过程的数值模拟，它将成为今后模拟厚板件成形过程的重要工具和手段，对厚板成形工艺方案的确定具有一定的指导意义。