附件C：譯文



基于有限元方法的板料成形模具可靠性設(shè)計(jì)
Ilker Demir，Oguz Kayabasi，Bulent Ekici

摘要
板料成形模具中，最大應(yīng)力一般出現(xiàn)在連接模具與框架的金屬棒上。采用有限元方法和可靠性分析研究金屬棒的疲勞性給模具壽命的預(yù)測(cè)帶來(lái)了很大的方便。為了降低板料成形模具中的應(yīng)力，同時(shí)提高它的疲勞壽命，論文提出一種有效的設(shè)計(jì)方案，即將有限元分析、近似模型、數(shù)值優(yōu)化算法和可靠性設(shè)計(jì)方法Monte Carlo模擬集成在一起從而形成了一種自動(dòng)設(shè)計(jì)工具。
這種集成的可行性在使用可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)時(shí)得到了檢驗(yàn)，最終借助可靠性設(shè)計(jì)結(jié)果將金屬棒的疲勞性預(yù)測(cè)了出來(lái)，分析結(jié)果中顯示材料的體積節(jié)省了43%，應(yīng)力值也比最初設(shè)計(jì)時(shí)降低46.3% ，疲勞系數(shù)降低了36%。
1. 引言
板料成形工藝中，計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)這三項(xiàng)技術(shù)是基礎(chǔ)。尤其是在汽車(chē)制造業(yè)中，由于板成形模具主要在高負(fù)載條件下工作，所以成本很高，為此，提高模具工作部分的使用時(shí)間對(duì)降低大量生產(chǎn)的成本來(lái)說(shuō)就顯得非常重要。在板料成形過(guò)程中，模具結(jié)構(gòu)中會(huì)產(chǎn)生很大的應(yīng)力，模具要擠壓金屬數(shù)十萬(wàn)次，該過(guò)程中一個(gè)最重要的問(wèn)題就是預(yù)測(cè)模具工作部分的疲勞壽命[1]?；谶@個(gè)原因，模擬板料成形模具的變形問(wèn)題和預(yù)測(cè)它的疲勞壽命已成為近期關(guān)注的重要問(wèn)題，同時(shí)有限元方法（FEM）也變得越來(lái)越重要，尤其是在模擬變形和疲勞的過(guò)程中。有限元方法的研究用的是理想模型，但現(xiàn)實(shí)制造業(yè)中并不存在這種模型，因?yàn)闀?huì)出現(xiàn)一些不可預(yù)測(cè)的設(shè)計(jì)參數(shù)。為了避免這些參數(shù)帶來(lái)的不確定性，設(shè)計(jì)人員常使用安全系數(shù)。近些年來(lái)，一些設(shè)計(jì)人員又開(kāi)始使用可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)替代這些安全系數(shù)?？煽啃栽O(shè)計(jì)技術(shù)甚至在一些困難的工程領(lǐng)域如實(shí)體或中空模具在擠壓時(shí)的性能分析[2]，焊接鋼管結(jié)構(gòu)的疲勞性分析[3]及隧道支撐設(shè)計(jì)[4]等方面也得到了廣泛有效的應(yīng)用。
板料成形模具中，最大應(yīng)力一般出現(xiàn)在連接模具與框架的金屬棒上。用有限元方法和可靠性分析研究金屬棒的疲勞性給模具壽命的預(yù)測(cè)帶來(lái)了很大的方便。板料成形設(shè)計(jì)時(shí)，摩擦力和壓邊力會(huì)帶來(lái)一些不確定性，這時(shí)可以通過(guò)Monte Carlo模擬來(lái)分析系統(tǒng)的可行性[5]，即使已經(jīng)得到了疲勞性測(cè)試的結(jié)果，該結(jié)果