对于复杂的零部件侧板等钣金件，运用基于Ls-dyna求解器的多工步冲压成形仿真进行分析，并将分析结果映射到碰撞模拟中，可以使碰撞模型的分析结果更加贴近实际。
板料塑性成形是利用金属板料在固体状态下的塑性，通过模具及外力作用而制成零件的一种加工方法。板料成形过程是一个大挠度、大变形的塑性变形过程，涉及金属板在拉伸和弯曲的复杂应力状态下的塑性流动、塑性强化，以及引起的起皱、破裂和回弹等问题。板料成形过程的有限元模拟技术作为国际塑性加工领域的研究热点，为模具设计与制造提供了良好的建议，可节约产品研发成本。板料成形分析的CAE软件求解算法不外乎“一步法”(onestep）和“增量法”（Incremental）。其中，“一步法”应用非常广泛，该方法基于零件的产品形状进行求解计算从而生成零件的展开尺寸，同时对零件的成形情况进行了分析和判断。“一步法”不需要设计模具模面，简单快捷，但是计算精度不高。“增量法”则截然相反，需要考虑加工出零件的工艺步骤方案、每一步骤的模面方案及零件展开尺寸的预测和优化。“增量法”耗费时间，但是计算精度高，成形分析结果可信。本文以金属侧板为例，进行基于Ls-dyna的多工步成形冲压仿真分析研究。
零件成形工艺分析
进行冲压成形分析前需对零件进行分析并结合零件二维数模，如工艺尺寸、重点尺寸、安装平面及焊接平面等进行全方面的分析，而对零件上的孔和翻边空等冲压成形分析一般不予考虑，这是行业内的普遍做法。图1为一金属侧板零件材料S420MC，材料厚度为1.6mm。
经过分析，零件可以分为4个冲压成形仿真步骤：拉延成形、切边、翻边及滑块卷边侧成形。当然对于每一步骤都需要运用设计软件，例如用CATIA进行模面设计。进行模面设计，要考虑冲压方向、压料面、工艺补充、拉深筋及工艺切口的设计。在板料冲压成形CAE分析中，“增量法”模拟的是产品从毛坯到成品的整个冲压过程，在设置分析模型时，必然要对毛坯进行定义。在进行仿真成形分析之前，我们需要知道此零件的展开形状和尺寸及增加了成形补充面的板料尺寸。毛坯定义的好坏会对模拟结果产生重要的影响。此外，必要时，还要优化零件的下料展开尺寸。
零件成形过程分析
1．拉延成形分析
考虑到零件的拉深高度比较深，所以第一步的拉延主要成形整圈倒角以内的特征。设计的模面形状如图2所示，要求模面的设计尽量过度曲面光顺。
针对拉延成形，用hyPErworks产品组下的Hyperfrom Ls-Dyna incremental进行建模和求解运算。在冲压成形分析中，模具都设置为刚体件，即在成形零件的过程中不发生任何变形。在每一步模型准备中，都要定义零件的材料参数、模具的运动等。计算结果出来后，需要检查零件的成形情况，最常用的是利用FLD图来观看零件成形情况。同时，零件的厚度变化情况等也要关注。第一步拉延成形之后的成形极限如图3所示，零件在拉延成形过程中的主应变和次应变都位于FLC（图中红线）之下，第一步成形结果非常好。
2．切边分析
Hyperform 同样提供了很方便的三维切边工艺，通过在第一步拉延成形时定义的单元节的组，由此节点组组成一条空间的线，从而进行三维切边。成功切边之后零件的形状如图4所示。
3．翻边成形分析
经过切边之后进行翻边分析，翻边的有限元模型如图5所示，翻边成形后的成形极限如图6所示。
4．滑块侧成形分析
在Hyperform中可以通过定义矢量来定义模具的运动方向，从而实现对滑块成形的分析模拟。图7为滑块侧成形分析的有限元模型，图8为滑块侧成形后的零件形状，图9为滑块侧成形的成形极限图。
通过以上的成形分析我们可以得知，零件具有良好的成形性，从而可以下定结论，对于任何复杂的钣金件都可以按部就班地进行冲压成形分析。分析的结果可以指导零件的设计以及改善工艺的排布。更为重要的是，可以作为映射信息提供给碰撞模型分析。
冲压成形结果映射到碰撞模拟分析中
目前，在碰撞分析中，人们已经越来越关注零件冲压成形后对碰撞结果的影响，金属板料成形后的残余的应力、应变和壁厚信息都发生了变化。利用增量法进行冲压成形分析，将所得到的应力、应变和壁厚信息作为初始化信息给以碰撞模型，这样碰撞分析后的结果更贴近实际。利用ScaimaPPer可以将冲压成形的分析结果分别转化为对于不同求解器可以读取的文件，例如Radioss、abaqus及Ls-dyna等。图10为利用Scaimapper转化为Ls-dyna 可以读取的零件的壁厚信息，图11为零件被映射得到的应变信息。
通过以上介绍可以看出，“增量法”比“一步法”更加准确，可以将金属冲压成形的应力、应变和壁厚信息在碰撞之初作为初始化给碰撞分析模拟，从而使碰撞结果更加贴合实际生产。
