本文利用hyPErworks旗下的hyperform产品并结合Dyna求解器进行冲压成形分析，从而得到冲压成形后的应力、应变和壁厚变化结果。通过实例验证了映射的重要性，阐述了冲压件映射在CAE分析中的作用和影响。
图1 复杂的管状零件
图2 弯管的零件成形极限图
图4 压成形极限图
映射零件的冲压成形分析
对金属钣金件进行冲压成形分析的研究屡见不鲜。由于汽车轻量化降成本的市场需求旺盛，更多的零件倾向于采用高强度的材料。如图1所示，本例是一个由管子经过弯管冲压成形制成的零件，材料是高强度的DP600，零件壁厚1.2mm。对此零件的成形分析可分为以下三个过程：
1.弯管工序
利用Hyperform应用程序的弯管模块进行弯管模拟，定义计算结果，输出应力应变和壁厚的信息文件Dynain。弯管后的成形极限图如图2所示。
图5 Dyna求解器的映射结果
2.冲压成形
冲压成形是主要成形零件上端的重要特征。利用CAD软件设计成形模面，并利用Hyperform的成形模块进行冲压成形；同时弯管的应力应变和壁厚结果作为初始信息引用到本次的冲压成形中。冲压成形分析的成形极限图如图3所示。
3.滑块侧成形
滑块侧成形是主要成形零件上的侧面特征，其极限图如图4所示。
图6 碰撞有限元模型
如何映射
由于汽车主机厂和零部件公司运用的碰撞分析求解器各不相同，因此，需要将冲压成形后的结果信息依据求解器的不同分别进行转化。ScaimaPPer是通用的转化器，可以将冲压结果信息转化成不同求解器（如Dyna、Abaqus、Pamcrash以及Radioss）调用的格式文件，而且可以选择需要考虑的映射信息（如应力、应变和壁厚）。图5所示为Dyna求解器映射后的结果，在此仅映射了塑性应变和壁厚。
冲压成形零件应用于碰撞分析中
怎样把冲压成形后零件的应力应变、壁厚变化结果映射到碰撞模型中去，不同求解器有不同的关键字提供使用。以LS-dyna为例，其使用*INCLUDE_STAMPED_PART来映射相关结果，具体过程如下：
1. 输出冲压成形分析后的Dynain文件；
2. 在碰撞模型中建立相应部件，网格不需要与冲压后得到的部件网格一致；
3. 分别在部件上相同的位置选择3个节点用来确定两部件之间的映射关系；
4. 在映射过程中，单元的公式、积分点的数目（面内或厚度方向）都可以改变；
5. 两部件间的单元和节点的ID号可任意，不互相干涉；
6. 选择应力应变和壁厚项目进行映射时，缺省设置是塑性应变和壁厚。
图7 模型变形后的对比
结果对比
为了进行结果的对比，本文选择了某后排座椅的ECE14有限元模型（见图6），对三种情况进行分析，即：不带任何映射信息的模型；手工映射（即对零件选择不同的切割断面进行测试并依据标准ISO 18265转化成不同特征的材料属性）；调用了冲压成形后结果的模型。通过对比变形和D-ring点位移测量来研究差别，图7所示为三种情况下变形的对比，图8所示为同一测量点D-ring的位移对比。
图8 模型D-ring的位移对比
结语
以上的分析表明，映射对于有限元分析的结果影响很大，位移最大相差达110%（见图8）。虽然手工映射和带冲压的映射结果近似，但手工映射需要投入很多的人力和资源进行切割和测试，转化不经济，且鲁棒性差。因此，带冲压分析的映射自然略胜一筹。
总而言之，为了提高碰撞仿真的鲁棒性、可信度及更贴近真实，考虑冲压成形后的映射不失为有效的方法。
