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南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )外文資料翻譯 系 部： 機(jī)械工程系 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 姓 名： 王忠賢 學(xué) 號(hào)： 0501510141 外文出處： 001, 附 件： 指導(dǎo)教師評(píng)語： 該英文翻譯經(jīng)過幾次修改后語句較通順，語義較正確，基本能正確表達(dá)原文的內(nèi)容。這反映了該生通過本英文翻譯基本掌握了科技文獻(xiàn)的閱讀方法和常用專業(yè)詞匯的翻譯方法，但仍需加強(qiáng)學(xué)習(xí)，基本達(dá)到了外文資料翻譯的目的。 簽名： 2009 年 3 月 16 日 附件 1：外文資料翻譯譯文 板料成形中有限元仿真及相關(guān)技術(shù)的研究進(jìn)展 1 理研和光材料制造實(shí)驗(yàn)室 ，日本 2 法國國家科學(xué)研究中心，法國 3 京大學(xué)，六本木，東京都港區(qū)，日本 摘要 本文概述了汽車制造商和鋼板供應(yīng)商采用 的 板料成形 仿真 及相關(guān)技術(shù)的 現(xiàn)狀 。為此，作者 調(diào)查了 歐洲 、 日本和美國 的行業(yè)，與 工程師和研究人員討論上述問題。 各行業(yè)中 使用的 軟件 如表所示，行業(yè)用戶對(duì)有限元素的評(píng)價(jià) 也歸納在表中 。根據(jù)這些信息 提出在這領(lǐng)域 的研究方 法。 關(guān)鍵詞 板料沖壓成形，仿真，有限元法，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 1 導(dǎo)言 汽車行業(yè)面臨著全球范圍嚴(yán)重的挑戰(zhàn)：激烈的市場競爭和嚴(yán)格的政府 環(huán)境保護(hù)法規(guī)。汽車制造商 為 迎接這些挑戰(zhàn) 而采取 的戰(zhàn)略 是 有時(shí)稱為 3R 的策略： 縮短上市時(shí)間，降低開發(fā)成本以 贏得競爭 ，減少車輛重量 以 提高燃料效率。 來 實(shí)現(xiàn) 三個(gè)目標(biāo)的 解決方案 必不可少的要 在產(chǎn)品開發(fā)和進(jìn)程設(shè)計(jì) 中采用基于 統(tǒng)集成技術(shù)。 這一努力最顯著的部分在于 減少?zèng)_壓 車身面板相關(guān)的加工費(fèi)用和 提前期 ， 甚至在增加 技術(shù)難 度 ，如使用鋁合金和高強(qiáng)度鋼，和要求沖壓件高幾何精度 情況下 。 為處理這 趨勢(shì)所帶來的 超越過去的經(jīng)驗(yàn) 的 問題 ， 板料成形 仿真的數(shù)值方法顯得越來越重要。它由計(jì)算機(jī)試錯(cuò) 取代了物理沖壓試 錯(cuò) 。 成功的數(shù)值 仿真 主要取決于成形 仿真 軟件 的 進(jìn)展，但其他相關(guān)的技術(shù) 的 進(jìn)展也很重要。相關(guān)技術(shù) 的 例子 有能迅速構(gòu)建和修改加工表面的 統(tǒng) ，或多或少 在 使用戶能夠掌握大量的數(shù)據(jù) 的可視化的 硬件和軟件 以及 最后 在合理的時(shí)間內(nèi)處理大型仿真的計(jì)算機(jī)硬件。本文的目的 在于總結(jié)業(yè)界 金屬板料成形 仿真 和相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn) 現(xiàn)狀 ，并 對(duì) 未來的研究方向 提出建議 。 在 80 和 90 年 代關(guān)于金屬 板料成形 仿真 已舉辦了許多國際會(huì)議 并發(fā)表了許相 關(guān)文章 。然而， 通過 這些 信息還不足以 解決 上述問題 。由于這個(gè)原因， ， 作者決定訪問 調(diào)查 歐洲、日本和美國 的 汽車行業(yè)和鋼板供應(yīng)商 ， 與 工作 在模具沖壓 車間和企業(yè)沖壓部門的 工程師和研究人員 來 討論這些具體 課 題。 2 歷史背景 本世紀(jì)中葉 對(duì) 板料成形過程 的 分析研究已經(jīng)開始 ，在 60 年代， 數(shù)值程序（有限差分方法） 被應(yīng) 用 于 軸對(duì)稱 拉伸 過程分析中。雖然這種 工作對(duì)于 金屬成形分析理論貢獻(xiàn) 巨大 ， 但是它還不 能 應(yīng) 用于實(shí)際生產(chǎn) 。 非線性有限元仿真打開了真實(shí)工業(yè)沖壓過程仿真之路， 1985 年在安阿伯密歇根州 的 板材 成形過程計(jì)算機(jī)建模 專題討論會(huì) 提出了使用殼單元的彈塑性有限元方法對(duì) 三維汽車車身面板成形 過程建模。 研究 中，對(duì) 升降機(jī)窗口外 形的拉伸過程 和甲板蓋的 壓邊圈夾緊 過程進(jìn)行了 仿真， 但 它們尚處于 測試和評(píng)價(jià) 的 階段 。 因此，在這個(gè)會(huì)議中 ，幾何建模方法 [ 10 月 12 日 ]和簡化的力學(xué)建模方法更 受到業(yè)界 贊賞， 發(fā)表 了許多關(guān)于成形仿真 的文章 ， 其中 兩個(gè)重要 方向?qū)?使板料成形仿真 提升 到一個(gè)新的 水平 ，一個(gè)是動(dòng)力顯式軟件的應(yīng)用 ，另一個(gè)是 一 步法 的提出。在文獻(xiàn) 【 16】 中 昂納克和 明 采用 對(duì) 一個(gè)油底殼和散熱器部分深 拉深，可獲得用靜態(tài) 顯式軟件 法獲得的的深拉深形狀，包括凸緣起皺 。 會(huì)后，一些用于 板料成形 仿真的 動(dòng)力顯式軟件 如 開發(fā)出來，并且許多汽車企業(yè)開始嘗試使用這些軟件。 另一方面，開發(fā) 了基于 和 常 [18]理念提出 的 一步法 ， 其中 使 用一個(gè)大時(shí)間步長 值 ， 逆變形板料 從最 終的零件 配置到最初的板料配置。這個(gè)方法的主要好處是計(jì)算時(shí)間非常短，并且，根據(jù)這個(gè) 方法 開發(fā) 了許多 軟件，主要 在歐洲 如 與此 同時(shí) 進(jìn)行了 根據(jù)靜態(tài) 隱式 增 量 方法 ，這 也許是 仿真 金屬板 變形 的最適當(dāng)?shù)姆椒?，進(jìn)行軟件 開發(fā)。那些 成果 在汽車制造業(yè) 和 的三維金屬 板料有限元仿真 的國際專題討論會(huì) 上 被提出 了 。 在 我們 訪問的企業(yè)所 用 的 靜態(tài) 隱式 增 量軟件 是 為了避免在靜態(tài)隱式方法 遇到 的 收斂 問題，開發(fā)了靜態(tài) 顯式 軟件 最 近 十年期間，由于這些非常密集的 研究 ，板 料成形仿真 發(fā)生 了 顯著 的變 化 ， 如表 1 所示 。 有 幾個(gè)獨(dú)立 的 研究小組 在 10 年前開發(fā)他們自己的 有限元 軟件并且使用 自己的軟件 解決他們的問題。然而， 在 今天，情況 已顯著改變了。有三 組 人 ： 研究員、軟件開發(fā)商和軟件用戶。 員也許 是 屬于研究員小組， 而 多數(shù)工作在汽車制造商和板料供應(yīng)商 那里 的工程師 屬于 軟件用戶小組。 當(dāng) 軟件開發(fā)商和用戶建立了一個(gè)非常 強(qiáng) 的 聯(lián)系時(shí) ，這兩個(gè)小組之間的 聯(lián)系卻 相當(dāng) 弱了 。 1998 圖 1 最 近 十年期 間金屬板 材 成形仿 真 的 趨勢(shì) 。 3 企業(yè)中使用的軟件 我們走訪了列于表 1 至 3 的 12 家公司。 地區(qū)和 公司 的 選擇是基于我們的 興趣 ，而 非基于 系統(tǒng) 化 戰(zhàn)略。 表 1 在歐洲用于汽車制造商和板 料供應(yīng) 商的軟件 公司名稱 戴姆勒奔馳 雷諾 汽車 沃爾沃汽車 訪問的地方 國 國 典 et 國 仿真軟件 F F Y 統(tǒng) 部 ) 網(wǎng)格生成器 究員軟件 用戶 軟件用戶 軟件開發(fā)商 研究員 1988 表 2 在 日本 用于汽車制造商和板 料供應(yīng) 商的軟件 公司名稱 馬自達(dá) 日產(chǎn) 豐田 新日本制 鋼 訪問的地方 真軟件 統(tǒng) 部 ) 部 ) 部 ) 格生成器 3 在 美國 用于汽車制造商和板 料供應(yīng) 商的軟件 公司名稱 克萊斯勒汽車 福特汽車 國家鋼鐵 美國鋼鐵 訪問的地方 真軟件 D U) D D 統(tǒng) 網(wǎng)格生成器 模具表面 ) 自帶板料網(wǎng)格軟件 洲工業(yè) （ 1 ）戴姆勒奔馳公司 盡管 1994 年 戴姆勒奔馳公司 就引進(jìn)了 板料成形 仿真 ， 但 在模具車間由受過訓(xùn)練的 制造 工程師生產(chǎn) 化 利用它 從 1996 年 1 月 開始的 。 如 表 1 所 示，目前金屬成形團(tuán)隊(duì)正在使用 7 種軟件 。 于 快速預(yù)先優(yōu)化 在零件設(shè)計(jì)部分零件形狀， 而不是 用 作 幾何工具。 多 地被用于評(píng)估幾何工具原型的 模具 設(shè)計(jì) 和 系列 模具 設(shè)計(jì)。有時(shí) 用 于 執(zhí)行更加確切的優(yōu)化。 用于預(yù)測 反彈 。 在 廠， 相當(dāng) 多 的工程師已經(jīng)被訓(xùn)練使用 仿真 軟件 ， 其中有 14 名 程師和 4 名 程師。 （ 2 ）雷諾汽車 在 80 年代期間， 雷諾 通過與 各大學(xué)和研究機(jī)構(gòu) 合作在開發(fā) 板料成形仿真 的 數(shù)值方法 上付出很大的努力 。 其中最 重要 的成果之 一 是開發(fā) 基 于單 步法 的 諾正在在模具設(shè)計(jì) 部門使 用此軟件，并試圖與 件公司進(jìn)一步開發(fā)新的功能 。 其中 一個(gè) 功能 是 自動(dòng)優(yōu)化模 具設(shè) 計(jì)，另一個(gè)功能是能對(duì)影響成形過程的 疲勞極限的評(píng)價(jià)。 為了更準(zhǔn)確地 對(duì)形成 效應(yīng)的評(píng)價(jià)，在 1993 年 ，引入了 入 了 理器，因此，這兩個(gè)仿真軟件可用于 同一用戶界面 。 （ 3 ）沃爾沃汽車公司 在 1989 年 ， 沃爾沃，第一次表明了動(dòng)態(tài)顯式軟件 鈑金成形過程的仿真 的 適用性，并在 經(jīng)過 5 年的研究 后 ， 在沖壓車間 引入該 軟件 實(shí)際使用。沃爾沃公司目前 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和沖壓工藝 /模具設(shè)計(jì)中 使用三種有限元軟件 ： 所有仿真軟件綜合成 這是一個(gè)專用于 汽車制造的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件。目前 11 個(gè)訓(xùn)練有素的工程師能夠使用這一系統(tǒng) 執(zhí)行 仿真。 （ 4 ） 司 作為鋼板供應(yīng)商， 用有限元 軟件向金屬板材用戶 提供技術(shù)服務(wù)。發(fā)了單步 求解 器 對(duì)其 商業(yè) 化。對(duì)于 言，作為一種提供技術(shù)服務(wù)的途徑，仿真已逐漸變得重要了。 本產(chǎn)業(yè) （ 1 ）馬自達(dá) 在 1990 年 ，通過與 合作， 馬自達(dá)開始 了評(píng)估 應(yīng)用性的 初步研究。 對(duì)于 日本汽車制造商 在板料 沖壓部 門使 用 有限元 軟件這是最早的嘗試。雖然馬自達(dá)內(nèi)部模具的 統(tǒng)可以提供信息以便優(yōu)化模具 表面 ， 但是 系統(tǒng)無法跟上 快速 變化的技術(shù)趨勢(shì)，因此馬自達(dá)決定 引入使用 有限元仿真。 與歐洲 汽車制造商 不同 ，馬自達(dá)只使用 為 仿真軟件，兩名工程師在仿真環(huán)境中深入開展高級(jí)仿真 。 （ 2 ）日產(chǎn)汽車 于 1994 年 ， 日產(chǎn)汽車開始使用 稍候再模具設(shè)計(jì)車間引入了 通過與 作 ， 日產(chǎn)公司已經(jīng)開發(fā)出了 專業(yè) 版本的 算在早期階段沖壓作業(yè) 中 以獲取正確的變形形狀 ； 變形 由于重量和 壓邊圈夾緊 產(chǎn)生 。大多數(shù)計(jì)算機(jī) 試錯(cuò) 都是在早期設(shè)計(jì)階段 進(jìn)行 ， 即 在 零件 設(shè)計(jì) 后 使用大致接近 模具面的幾 何 圖形 。四個(gè)工程師從事 零件 仿真 工作和 仿真系統(tǒng) 的開發(fā) 。 （ 3 ）日本豐田汽車 由于豐田汽車有一個(gè)非常先進(jìn)的幾何建模軟件，模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，和訓(xùn)練有素的模具設(shè)計(jì)工程師， 對(duì) 引進(jìn)仿真他們沒有太多的熱情。然而，在 鍛壓車間，高強(qiáng)度鋼板 和 新 面板 形狀 被使用 ，如大型規(guī)模做片斷側(cè) 面 板，迫 使 豐田 使 用有限元仿真 技術(shù) 。 試于 1993 年 并被使用 ，豐田汽車公司自己 擁有 “ 虛擬試錯(cuò)系統(tǒng) ” ，其中包括 友好 的用戶界面 、 一個(gè) 新開發(fā)的數(shù)據(jù) 庫 。目前四個(gè)仿真工程師 在從事此系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用 。 （ 4 ）新日本制 鋼 在日本 ， 日本深沖壓研究小組（ 在 促進(jìn)汽車和鋼鐵公司之間的密切聯(lián) 系。新日本制 鋼已 主要是基于這個(gè)框架內(nèi) 與汽車公司開展了合作調(diào)研工作 。 在1991 年，開發(fā)出 了 于 1994 年 ，又開發(fā)了出 有限元仿真主要優(yōu) 點(diǎn) 是減少實(shí)驗(yàn) 次 數(shù)，這 項(xiàng) 技術(shù)手段 在被正式使用 之前主要 用于 解決薄板用戶 所提出的 問題 。 國工業(yè) （ 1 ）克萊斯勒汽車公司 在美國 ，作為 三大汽車制造商 之一 ， 克萊斯勒是最后 使用 仿真 的 。然而，于 1994年，克萊斯勒開發(fā)的最先進(jìn)的仿真系統(tǒng)采用 了 成為生產(chǎn)模具進(jìn)程 的 主流設(shè)計(jì)。所有主要 的重要的面板都使用 它仿真。使克萊斯勒 采用當(dāng)前先進(jìn)的動(dòng)態(tài)軟件仿真 的 關(guān)鍵原因 是 計(jì)算機(jī)硬件和可視化工具 開發(fā)與應(yīng)用 。 （ 2 ）福特汽車公司 唯一 用于板料 成形仿真的靜 態(tài)隱式 軟件，早 在 70 年 代 ，由 他的 同事 開發(fā)，并 在福特 廣泛 使用 。這 個(gè) 軟件 主要優(yōu)點(diǎn)是能 夠 預(yù)測幾乎所有成形 瑕疵 包括缺陷回彈，但缺點(diǎn)是計(jì)算時(shí)間長。然而，最近，通過引進(jìn)先進(jìn)的直接矩陣 方法 求解 計(jì)算時(shí)間大大減少。動(dòng)態(tài)顯式軟件 運(yùn)作 也可以用 于 該工具設(shè)計(jì)階段。 （ 3 ）國家鋼鐵 在 1996 年 ， 在北美洲 ， 汽車制造商和金屬板供應(yīng)商之間有一個(gè)合作研究方案 ， 叫做 “汽車 鋼鐵伙伴關(guān)系 ”，并在 1996 年， 國家鋼鐵決定利用有限元仿真技術(shù) 與汽車制造商合作建造 有共同 技術(shù) 的汽車制造基地，并 使用 了 些軟件被廣泛應(yīng)用于支持客戶活動(dòng)，如管狀液壓和拼焊板的形成。 （ 4 ）美國鋼鐵公司 美國鋼鐵公司 通過“ 汽車和鋼鐵伙伴關(guān)系 ”和 “ 回彈項(xiàng)目 ” 與 汽車制造商密切合作 。鋼板 使用性能的 評(píng) 估 是一個(gè)重要的 課 題。例 如，通過使 動(dòng)態(tài) 代碼和 靜態(tài) 代碼相 結(jié)合 來仿真面板局部 凹 痕 抗力 的形成過程。 附件 2：外文原文 （復(fù)印件） an of of by to in in of in a on of in is he on of to R in in to in to to on AM in A of is on of to of as of of To by of by a of on in in is of AD or AD to it to of is to an of of in to of to in 980’990’. is to to to at in of 2. of in of 1, 2] to ax in 960’ [3]to of of be to of 4 A on of 985 [7], in by In of a of a in of an to in So in 1013by 9[15], to a of a 6] of 6]of an a by on by to to On on in a to A of is on to on be at 19], [20] 6[21]in by 2, 3] 24In to in 27, 28]. to of be to be 10 E of to of in to of is a a 3. 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