吉林大学车身与模具研究所(吉林长春 130000) 胡 平
英格瑞德(北京)科技有限公司 卫教善

    一个已掌握CAD、CAM技术的厂家，业加关心的则是冲压件能否成形，产品质量能否合格。由于冲压件几何形状的复杂性，对冲压成形过程中板材成形性难以估计，致使模具设计正确性往往不能预知。当问题在模具加工以后暴露出来，将给模具调试造成极大困难，甚至整个设计报废。
    为了解决这个问地，吉林大学车身与摸具工程研究所自1985年以来，在冲压什成形件分析计算机仿真以及模具设计和制造方面进行了长期的、深入细致的基础理论研究工作。组织了来自汽车车身工程、工程力学、金属压力加工、材料科学、机械制造、计算数学和计算机等7个学科专业的30多名专家教授进行联合攻关。在数值弹塑性力学、超塑性损伤力学以及高分子材料力学等基础理论与数值模拟等进行了研究。提出了基于虚功率增率变分原理的适合于金属材料弹塑性人变形、大应变接触问题并且可引入速度敏感特性的半显式时间积分有限元方法和高应力精度的弹塑性杂交/混合有限单元法以及快速收敛的“拟割线模量法”；提出了塑性变形起始、后继各向异性演化、直至材料失稳与应变局部化分析全过程的“弹塑性有限变形拟流动理沦”和“拟流动角点理论”。该理论通过在弹塑性本构理论中引入模量衰减演化函数并修正流动法则中的尺度因子，实现了正交性法则本构理论向非正交塑性本构理论的合理的光滑过渡。从而首次将经典的 Prandtl-Reuss理论与近代非经典形变理沦有机地联系在一起，并可以成功地模拟韧性金属材料塑性变形从初始直更失稳、应变局部化与断裂伞过程。
    与国外著名学者合作，提出了具有微观物理基础的适合于强织构薄板成形的而内各向异性屈服函数(B-T，屈服函数)，并独立提出了全空间各向同性屈服函数，进而利用这些屈服函数和可描述塑性诱导应变硬化和各向异性演化的拟流动角点本构理论，结合半显式有限元算法，模拟了强织构各向异性薄板拉伸变形局部化全过程；结合材料性能参数的标准化拉伸实验，从理论上推导出了双向钢材多阶段应变硬化流变应力与显微组织参数的解析表达式；给出了超塑性及韧性材料以及损伤材料的极限应变解析表达式；在完善Swift和Hill塑性失稳理论基础上，提出了更精细的金属薄板塑性失稳理论和成形极限图；提出了二维弹塑性大变形有限元全自动自适应网格剖分准则。在上述理论与方法研究基础上，经过近9年的艰苦努力，完全依靠自己的力量，独立开发出了覆盖件弹塑性大变形有限元仿真CAE商品化软件系统KMAS。KMAS系统包括模具曲面几何造型设计与CAD/CAE/CAM专用接口软件、网格自动生成器、基于标准化材料参数实验的材料数据库、前处理器、显式和芈显式时间积分弹塑性大变形、大应变板材成形有限元求解器和后处理器等模块。