[发明专利]一种轨道车辆压型件曲面翻边成形的预测方法

权利要求书

1.一种轨道车辆压型件曲面翻边成形的预测方法，其特征是，包括以下步骤：

a、提取模具的成形面，并提取能反映压型件主体结构的某一个表面，设置压型件的设计厚度和板料参数；

b、设置分析参数，对提取的模具成形面以及提取的压型件表面进行网格划分，并采用等距偏置法将压型件表面网格偏置到中性层上；

c、设定板料与模具之间的摩擦系数；

d、分析模具成形过程；

e、建立一个与压型件圆弧曲率相等的曲面，选择该曲面为参考面，以几何反向变形方法将压型件的网格节点一一映射到该曲面上，得到以曲面为参考面的初始解；

f、通过有限元方法对初始解进行修正；

g、计算每个压型件单元的预估厚度并进行修正，得到修正后的厚度值，包括以下步骤：

ga、根据体积不变原理，由变形前每个压型件单元的厚度、压型件单元的面积以及变形后压型件单元的面积，计算得到每个压型件单元的预估厚度；

gb、将每个压型件单元节点相邻的压型件单元的预估厚度取均值得到该压型件单元的实际厚度；

gc、以平面为参考，同样以几何反向变形的方法，将压型件单元的实际厚度值以及边界线一一映射到平面参考面上，得到平面作为参考面的初始解；

gd、重复步骤ga～步骤gc，得到最终修正后的厚度值。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆压型件曲面翻边成形的预测方法，其特征是，所述步骤f包括以下步骤：

fa、根据初始解的毛坯网格，板料参数及预设的压边力，得到每个网格节点的塑形应变和应力，计算得到作用在节点上的内力和外力；

fb、根据每个网格节点的外力以及预设的摩擦系数得到每个节点的摩擦力；

fc、建立有限元平衡方程；

fd、以预设的收敛准则求解有限元平衡方程，对初始解进行修正，得到最终考虑成形过程和板料参数的毛坯网格。

3.根据权利要求2所述的轨道车辆压型件曲面翻边成形的预测方法，其特征是，所述收敛准则是：

当某一迭代步计算出所有初始解网格节点的残余力向量范数小于前一迭代步计算出的相应值时，判断相邻两次迭代步中的所有初始解网格节点的位移差之和是否小于预定值，如是则迭代结束，否则继续进行下一步迭代；

当某一迭代步计算出所有初始解网格节点的残余力向量的范数大于或等于前一迭代步计算出的相应值时，迭代失败；其中，初始解网格节点的残余力向量为作用在该初始解网格节点的内力和外力之差。

4.根据权利要求1或2所述的轨道车辆压型件曲面翻边成形的预测方法，其特征是，所述板料参数包括泊松比、弹性模量、屈服强度、强化系数、硬化指数。

5.根据权利要求1所述的轨道车辆压型件曲面翻边成形的预测方法，其特征是，所述分析参数包括单元类型和单元尺寸。

6.根据权利要求1所述的轨道车辆压型件曲面翻边成形的预测方法，其特征是，所述等距偏置法是：首先调整压型件单元的法线方向，若相邻单元法线同向，则每一个单元的法线与相邻单元的夹角θ90°，若相邻单元法向反向，则θ90°，所以调整法线方向以如下准则判断，当cosθ0，保持其现有法线方向，当cosθ0，将该单元的法线方向翻转180°；设上表面或下表面的节点坐标为(x，y，z)，偏置后的节点坐标为(x1，y1，z1)，通过坐标变换，即原坐标分量沿法线方向移动一半厚度值，将上表面或下表面的节点偏置到中性层面上。