回弹是板料成形过程的主要缺陷之一，严重影响着成型件的尺寸精度。传统上基于试错法对回弹补偿进行模具设计，由于不同成型件的差异较大，因而设计周期长，成本高。近年来，基于安全性、经济性和环保要求，车身覆盖件中大量采用高强钢和铝合金板材。与普通低碳钢板相比，此类板材具有高的比强度，导致其应用于覆盖件时回弹问题愈发突出。　　 对回弹变形进行准确预测是有效控制回弹、优化模具结构的前提。回弹预测的一个重要的方法是有限元法。由于有限元理论、塑性力学和材料加工知识的缺乏，目前回弹的数值预测精确度不高，采用数值模拟优化控制回弹没有得到有效的应用。有鉴于此，开展基于有限元法的板料成形回弹过程优化设计方法研究，论文主要包括以下内容：　　 1)有限元优化建模方法首先提出了一个应用于压边间隙的起皱判据，即板料所受横向压应力超过材料的临界失稳力发生起皱。由于采用压边间隙，因而板料在刚刚起皱时不受到压边力的作用。基于此判据采用不同压边间隙对板料压边过程的影响进行了研究。发现间隙增高时，压边力增大，这主要由于板料凸缘起皱引起刚度上升所致。与分离力进行比较发现，压边间隙对于此问题可以较准确的进行模拟。基于优化的压边间隙采用不同的拉格朗日分析方法进行了模拟，表明完全拉格朗日法与更新拉格朗日法的主要区别在于其对板料大位移和大变形的敏感性。考虑到板料冲压过程中发生大位移和大变形，采用更新拉格朗日法较为符合实际情况，而对于小变形和小位移则两种方法均可用于成形过程的模拟。采用不同的壳单元(DKT3、DKQ4、DKQ8和Mindlin)的模拟结果发现，DKQ4最佳，并可减少计算时间。　　 2)简单件弯曲回弹过程的模拟分析首先提出了一个考虑接触演变的模型对回弹过程进行有限元模拟，并将其应用于NUMISHEET2002自由弯曲标准考题中。研究发现，模拟结果与试验吻合较好。经过模型优化后获得了较高的精度，达到90％以上，远高于采用Ls-dyna和Ls-niked模拟回弹的精度(约75％)。对应力场的影响因素优化分析发现，积分点对回弹有较大影响，对成形过程影响较小。单元大小对成形和回弹过程影响均较大，采用模具圆角半径1/2～1/3大小的单元精度较好。材料模型对回弹角度的影响较大。　　 将模型应用于NUMISHEET1993 U形弯曲标准考题中。研究发现，模拟结果与试验吻合较好，获得了较高的精度。对回弹影响因素模拟分析发现，压边力对回弹有较大影响。随着压边力的增加回弹迅速降低，但是同时板材的最小厚度也下降。模具圆角中凹模圆角对法兰回弹影响较大。板材的厚度对板材的回弹很大。采用变压边力方式对回弹进行控制分析，当变压边力的后半部分力较大时，能够有效降低回弹，反之，回弹较大。因而在设计中应当尽量采用直角梯形和阶梯形变压边力方式。对实际的压边控制方式的比较研究发现，采用4个平台和10个平台的回弹结果有一定差别。说明压边力的控制方式对回弹结果有影响。　　 采用阶梯形变压边力和遗传算法对U形弯曲回弹过程进行控制。目标函数采用“回弹+应变”。研究发现可以很快收敛到最优解，且第4代所有个体的回弹与第1代相比大大降低。　　 3)基于有限元的回弹稳健设计板料在轧制过程中受到外界的干扰，材料性能会在一个范围内波动。冲压过程中润滑导致的摩擦系数、压边力也会发生波动。由于上述参数的影响，导致板料成形连续性问题。连续性问题的本质是回弹的稳健性，因而对回弹的稳健设计进行研究。首先分析了回弹的可控与不可控因素，然后采用自由弯曲考题，基于数值模拟方法对材料波动不可控因素进行了分析，发现材料波动对回弹前后都有影响。由于没有固定的模具形状，导致自由弯曲回弹的不可控性。对U形弯曲进行了数值模拟研究，发现提高阻力可以降低材料和摩擦波动对回弹的影响，提高板料成形的稳健性。　　 4)复杂件回弹模拟与分析基于应变增加降低回弹理论，采用变拉延筋阻力方法对复杂覆盖件的回弹进行了控制研究。考虑到拉延筋设计的困难，提出了基于数据挖掘进行拉延筋反向设计的思想。采用响应面方法对拉延筋阻力进行了优化设计，提出采用未充分变形区的面积作为目标函数，通过响应面模型拟合得到了一个优化的阻力。采用该阻力进行模拟发现成型件中未充分变形区得到消除，模拟发现回弹大大降低，达到设计要求。