板材多步逆成形计算方法及软件实现

针对金属板材冲压多步逆成形问题，建立高精度的板材多步逆成形力学分析模型，研究其中的复杂工业零件中间构形滑移约束曲面自动构造算法、能够处理复杂几何形状的中间构形初始场预示算法、能够克服基于笛卡尔坐标系的常规滑移约束模型中"立壁缺陷"问题的中间构形滑移约束模型、多步法材料本构理论和应力更新算法等关键算法，旨在提高坯料尺寸、形状预示精度和求解效率，以及获得更加合理的零件应变、应力等物理量分布；针对板材多步逆成形问题特点，研究基于"微内核+插件"架构的"积木式"CAE软件底层技术平台，并以之为基础进一步开发出板材多步逆成形商品化有限元仿真软件系统。

板材成形数值仿真技术作为一类虚拟制造技术，是力学、材料学、数学、计算机科学和工艺学的交叉和结合。产业发达国家中板材产量一般占钢材总量的 50%左右，板材年人均消费达 200 公斤，板材年人均消费量已经成为社会繁荣和消费水平的标志之一。板材多步逆成形有限元仿真技术以其计算速度快、精度高的特点在相关领域正得到越来越多的重视和研究，其中的力学理论及关键算法是目前学者们的研究热点之一。科技部国家重大科技创新政策研究项目《发展我国自主知识产权汽车工业的政策选择》得出结论认为：自主知识产权将决定中国汽车工业的生死存亡，中国汽车工业不可能在依赖外国产品的条件下继续生存下去。因此，开展板材多步逆成形 计算方法及其软件实现方面的研究，开发拥有自主知识产权的板材多步逆成形商品化仿真软件，具有重要的科学意义和工业应用价值。本项目针对金属板材冲压多步逆成形问题，建立了高精度的板材多步逆成形力学分析模型，完成了能够处理复杂几何形状的中间构形初始场预示算法、能够克服基于笛卡尔坐标系的常规滑移约束模型中“立壁缺陷”问题的中间构形滑移约束模型、多步法材料本构理论和应力更新算法等关键算法，坯料尺寸、形状预示精度和求解效率得到显著提高；研发完成了基于“微内核+插件”架构的“积木式”CAE 软件底层技术平台，经验证能够有效缩短本项目板材多步逆成形软件系统的研发周期和开发效率。本项目发表研究成果目前已发表学术论文7篇，其中SCI检索4篇，EI检索3篇，ISTP检索3篇；由于论文发表及专利、著作权申请需要一定周期，预计项目结题之后1~2年相关成果将发表SCI/EI/ISTP检索论文3~5篇，申请专利1~2项，著作权1~2项；板材多步逆成形商品化有限元仿真软件系统关键求解模块已初步研发完成，并进行了一定数量的工业算例验证，相关软件研发成果和商业软件公司达成了初步合作意向，软件将尽快通过商品化包装推向板材冲压成形仿真工业软件市场。