● 摘要
可重构柔性模具蒙皮拉形是蒙皮制造领域的一项新技术，是提高飞机钣金制造技术的一个重要发展方向。本文在“国家自然科学基金”和“国防基础科研”等项目的资助下，针对目前我国蒙皮零件制造工艺仍需要依据工艺人员经验积累和反复试验的现状，以及可重构柔性模具拉形技术应用与推广的迫切需要，对可重构柔性模具蒙皮拉形有限元数值模拟技术进行了深入的研究，并基于ANSYS二次开发平台开发了可重构柔性模具蒙皮拉形CAE系统。 本文首先对板料成形有限元数值模拟基本理论及蒙皮拉形工艺进行了深入的研究，突破可重构柔性模具蒙皮拉形有限元数值模拟中所需涉及的本构模型建立、板壳单元选择、接触摩擦处理、拉形轨迹施加方式等多项关键技术，建立了针对可重构柔性模具蒙皮拉形工艺特点的有限元模型。探讨了弹性垫层厚度对蒙皮成形质量的影响，并对离散模面等效为连续曲面进行模拟的可行性进行了分析和论证，提出了用“连续光滑模面＋包覆垫层”方式构造可重构柔性模具蒙皮拉形有限元模拟模型的方法。 通过对ANSYS二次开发工具APDL及UIDL的系统学习和研究，分析ANSYS命令流的特点，掌握了APDL和UIDL的语法规范及其调试技术，并总结出ANSYS二次开发的具体步骤和流程；同时，分析了可重构柔性模具蒙皮拉形CAE系统的主要功能及总体结构。确定了系统计算智能化和自动化的关键思想，并把系统划分为成形模拟和成形检查两大模块，采用软件工程学的组织和管理技术保证系统的开发质量。 建立了基于ANSYS二次开发技术的可重构柔性模具蒙皮拉形CAE系统。该系统以一般零件设计加工人员为潜在用户对象，将复杂的有限元理论和分析方法进行封装，用户通过简单的界面操作即可快速建立蒙皮拉形有限元模型，包括网格划分，拉形轨迹施加，接触和边界条件，求解步和程序控制参数等，最后提交求解器进行计算。 最后通过具体的单凸型双曲度蒙皮的有限元模拟应用实例，体现出可重构柔性模具蒙皮拉形CAE系统高度自动化的有限元建模分析及后置处理功能，初步验证了系统在虚拟生产中的实用性和可靠性。