在汽车覆盖件设计过程中,由于技术能力、开发周期和开发成本等诸多因素的限制,技术人员不可能仅依靠大量的传统试错分析对覆盖件的成形方案进行改进。而近年来得到迅速推广的弹塑性有限元数值模拟技术为成形过程设计的自动化奠定了重要基础,并已成为提高车身开发水平不可缺少的重要工具。 现有的覆盖件成形研究主要以验证是否能避免出现明显的产品缺陷为主,对于如何在设计阶段提高汽车覆盖件各项性能指标等问题缺乏全面、系统的研究。这主要是由于塑性成形数值模拟的高度非线性和大计算量特征,使得成形过程优化变得非常困难。因此,基于成形过程数值模拟,寻求适用于汽车覆盖件成形过程的优化方法,具有重要的工程意义和研究价值。 本文首先阐述了覆盖件成形过程模拟与优化技术的研究背景,其次概述了覆盖件成形过程设计的基本内容,并对覆盖件成形分析方法进行了详细地比较,进而在论述国内外相关领域数值模拟与工程优化技术研究现状的基础上,结合浙江省重大科技攻关项目(021101557),提出了开展本课题研究的目的、意义和技术路线。 第二章在分析覆盖件成形的基本过程、变形毛坯的应力应变状态以及板金性能参数作用的基础上,研究了用于评价覆盖件成形质量的主要标准-成形极限图(FLD)的构造技术:分析了覆盖件成形过程中起皱和破裂以及成形后回弹的产生机理,给出了各种产品缺陷与不同类型参数间的对应关系;最后探讨了拼焊板的成形特点。 第三章对覆盖件成形数值模拟所涉及的若干关键技术进行了研究;提出了一种高效的覆盖件成形模拟流程。即首先利用逆向有限元方法初步分析拉延件的成形性能并求解毛坯展开料轮廓等参数,然后,通过动态显式有限元方法全面地研究覆盖件成形过程和成形缺陷特征,进而得出提高覆盖件成形质量的途径。实例验证了方法的可行性。 第四章在介绍工程优化基本原理的基础上,以拉延件材料消耗、成形质量和残余变形量等为评价指标,建立了各种覆盖件成形优化目标的数学模型;讨论了板金成形极限曲线(FLC)作为过程优化首选约束条件的确定方法;阐述了优化模型中设计变量的选取原则;并验证了所建立的成形过程优化模型,最后对可行的优化求解思想和求解技术进行了概要分析。 第五章针对覆盖件成形过程优化的高度非线性特点,基于近似优化思想,提出采用响应面方法(RSM)构造序列响应面模型以近似描述目标和约束与待设计参数之间的函数关系,并逐步迭代求出的全局最优解。研究表明该方法在保证拟合质量的前提下,能去除噪声干扰,快速得到最佳覆盖件成形方案。