随着社会的高速发展,汽车的用量将会越来越多,伴随着汽车拥有量的与日剧增,同时带来了一些严重的负面影响,诸如安全、污染、资源等一系列社会问题。汽车工业现如今正面临着严峻的挑战,使汽车工业的重心向着轻量化的方向迈进。铝合金具有优良的力学性能、较好的成形性、丰富的资源等优点是实现汽车轻量化最理想的材料。研究表明,汽车每使用1kg铝,重量可降低2.25kg,减重效应高达125%,而汽车自身质量每减重10%,燃料消耗可减少6%,一氧化碳、二氧化碳等污染气体的排放量可降低4%。如果承受同样的冲击,铝材比钢材可以多吸收50%的冲击能,安全性能更高。钢铁在汽车上的用量的比例在逐年减少,而铝材的比例在逐年增加。虽如此,铝合金用于汽车生产的冲压工艺缺乏系统、深入的研究,阻碍了铝合金在汽车上的应用,因而铝合金成形性的数值模拟与试验研究对铝合金在汽车生产的实际应用具有重要的指导意义。本文针对6016-T4P铝合金,以板材弹塑性与失稳理论为基础,以板材成形非线性有限元软件DYNAFORM为平台,对铝合金板材的成形极限和冲压成形过程进行模拟,分析影响铝合金板材成形质量的因素。首先建立了 6016铝合金板材成形极限的有限元模型并进行了模拟,结合单向拉伸试验与半球形刚模胀形试验,将模拟结果与试验结果进行了对比,分析了本构方程、屈服准则及摩擦系数对铝合金板材成形极限的影响。其次,基于汽车横梁的有限元模拟,研究了压边力、冲压速度、拉延筋参数和布置方式对铝合金板材成形质量的影响。研究结果表明:(1)Hollomon,Power和Voce三种本构方程均可以预测铝合金板材的成形极限,并且相比Power与Hollomon,Voce本构方程能够更精确地预测铝合金板材的成形极限。(2)Barlat89屈服准则与Hill48屈服准则都可以预测铝合金板材的成形极限,并且Barlat89屈服准则比Hill48能够更精确地预测铝合金板材的成形极限。(3)摩擦系数的大小对铝合金板材成形极限有着一定的影响,成形极限随着摩擦系数的增大而逐渐增大,并且对FLD双拉区域的影响比拉压区域的大。(4)调节压边力的大小能够有效的控制零件的成形质量,压边力大,材料向凹模流动困难,零件起皱的区域可以得到缓解。压边力小,材料向凹模流动容易,零件破裂的区域可以得到改善,但单纯的依靠控制压边力的大小改善不了零件复杂区域的成形质量。(5)冲压速度不同板材成形时的应变速率不同,从而影响板材的成形质量。冲压速度越大,零件的最大减薄率逐渐降低并且降低趋势越来越小,当模拟的冲压速度增大到4000mm/s时,零件的最大减薄率不再降低反而逐渐增大。(6)拉延筋的凸筋圆角半径、凹模圆角半径、筋间距与零件的最大减薄率成反比,即随着半径或筋间距增大零件的最大减薄率逐渐减小;拉延筋高度与零件最大减薄率成正比,即随着高度增大零件的最大减薄率逐渐增大。(7)不同的拉延筋布置方式对零件的成形质量有着显著的影响,因而,要得到理想的模拟结果需要合理地布置拉延筋。