多点成形是一种柔性成形方法,它将传统模具的整体型面离散成排列规则且高度可调的多点冲头,借助数控系统可以实现模具型面的快速调整。因此,一套多点成形模具可以成形不同形状的零件,特别适用于单件小批生产的曲面零件成形。近年来,多点成形已应用于车辆、建筑幕墙、高铁、航空航天等越来越多的领域,加工的材料也越来越多样化,例如钢板、铝合金板、钛合金板、叠层板等,这些材料由于生产过程经历了轧制或者挤压,都存在着较强的各向异性。板料卸载后会发生回弹,使零件的形状精度降低。虽然多点模具具有可快速调节的特点,可根据回弹大小适度修正模具以提高成形件的精度,但是由于材料的各向异性对回弹有着较为复杂的影响,导致成形后的回弹难以预测。采用传统的各向同性回弹预测及补偿方法无法提供准确的模具型面,使多点模具的调型修正仍然具有较大的盲目性。因此,针对板料的各向异性屈服特点,需要建立一种可以准确描述材料性能的方法以预测和补偿回弹。本文针对板料各向异性对回弹的影响,使用多尺度和分区混合建模方法,提出了考虑板料各向异性的回弹预测和补偿方法,并应用到多点成形中。为讨论该方法的适用性,以08Al钢板,SUS430/AA1050/TA1叠层板和7B04-T7451 Al厚板为例进行了研究。主要研究内容如下:（1）基于多尺度建模的各向异性力学性能研究宏观各向异性受微观晶粒尺寸和取向的影响,本文提出了基于多尺度建模的力学性能预测方法。基于位错密度随应变的演化规律,推导了滑移和孪生系统的硬化方程,开发了率相关的晶体塑性本构模型。使用切线模量更新法,推导单晶模型的隐式积分算法,计算变形过程中晶粒的旋转、滑移系的剪切强度以及应力应变。利用EBSD统计的晶粒大小和长宽比,修正传统完全随机的Voronoi曲面细分法,建立考虑晶粒尺寸分布函数的三维代表性体积单元,将晶粒取向通过Bunge欧拉角映射到晶粒单元并与晶体塑性本构模型耦合,充分描述了材料在微观尺度变形过程中晶粒间相互作用,将微观晶粒和织构与宏观的力学性能相关联。使用单晶拉伸试验与原位拉伸试验对晶体有限元模型进行验证后,将其应用到08Al钢板、7B04-T7451 Al厚板和SUS430/AA1050/TA1叠层板并设置相应参数进行尺度效应研究。与三种材料的拉伸试验对比后的结果表明,所建立的晶体有限元模型可以反应微观组织对宏观力学性能的影响,并作为双轴拉伸、纯剪切等复杂应变路径下预测力学性能的方法。（2）基于分区混合建模方法的回弹预测有限元分析材料的宏观力学性能存在不均匀性,直接使用晶体有限元分析计算成本庞大,本文提出分区混合建模方法对其进行描述。该方法在建模时根据材料的不均匀性将板料划分为多个性能近似为均匀的区域。在每个区域内采用归一化的应力分量表征应力状态,并使用寻优算法和神经网络模型对现象学屈服准则进行参数识别,使其可以准确地拟合晶体有限元在不同应变路径下预测的归一化屈服应力和r值。编写VUMAT子程序将屈服准则植入到ABAQUS中,并通过切割平面法进行应力更新和求解。以具有厚向不均匀性的SUS430/AA1050/TA1叠层板和7B04-T7451 Al厚板为例,采用分区混合建模方法把厚度方向划分为若干个厚度层。使用Hill48和Yld20004-18p描述BCC和FCC材料的平面各向异性,CB2004描述HCP材料的拉压不对称性并应用到多点成形过程仿真中,分别进行了多点成形实验进行验证,结果表明,使用分区混合建模方法建立的模型预测回弹比各向同性模型更准确。明确了各向异性对回弹预测的影响,提出了将各向异性参数引入到回弹预测有限元中的方法以及识别策略,为实际生产提供有效指导。（3）考虑各向异性的多点成形回弹计算方法基于多尺度建模预测的各向异性力学性能和厚度方向分区研究的思想,结合多点成形过程中板料受力状态近似为纯弯曲且应变路径复杂的特点,提出了考虑各向异性的板料双曲率多点弯曲回弹解析计算方法。采用结构离散方式,将中性面分解为许多微小的曲面。将每个厚度层适用的屈服准则与经典弹塑性理论相结合,推导了应力相对于中性面的分布规律。利用边界应变条件,推导了厚向应力计算公式并引入到弹塑性界面层的计算中。建立了基于应力不变量的各向异性弯矩计算公式并将不同厚度层的弯矩叠加,得到回弹后中性层曲率计算公式中的总弯矩。通过双曲率多点弯曲的有限元模拟和实验对所提出的计算方法进行了验证,结果表明所提出的理论计算模型,在代入相应的材料参数后,可以对不同材料类型板料的多点成形回弹进行预测,且精度高于各向同性计算方法。（4）考虑板料各向异性的回弹补偿基于有限元预测的回弹结果,并使用回弹计算公式反算补偿后的曲率,建立了考虑各向异性回弹补偿因子的计算方法。在补偿型面的过程中,将考虑各向异性的补偿因子与几何曲率补偿法（DCA）耦合,对曲面离散后的每块微板元的曲率进行修正。根据反算后单元的特征点,采用贝塞尔曲面拼接法得到补偿后的连续光滑的模具型面并导入到多点CAD软件中,利用多点模具型面快速可调的优势,将模具的基本体按照补偿面进行调型。实验和模拟的结果表明,在考虑了各向异性后,补偿结果具有较好的收敛性且比各向同性补偿方法具有更高的精度。讨论了各向异性对不同形状、厚度板料回弹补偿精度的影响,提出了针对性能不均匀板材的补偿策略以及参数识别方法,并应用到多点CAD软件的回弹补偿中。