论文题目: 薄板冲压回弹仿真计算及应用技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 车辆工程
作者: 刘迪辉
导师: 钟志华
关键词: 回弹,有限元,反求,各向异性,等效拉延筋模型
文献来源: 湖南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 回弹现象是冷冲压成型过程中不可避免的物理现象。回弹问题的存在造成零件的形状及尺寸与设计要求不符,直接影响冲压件的品质,包括外观质量、装配性能和使用可靠性等。如何准确的预测回弹后零件的形状、设计出准确的型面以补偿回弹,在目前还是模具工业中的实际难题。采用数值方法准确的预测零件的回弹量对最终解决回弹问题至关重要。有限元方法是一种广泛应用于冲压成型仿真的数值方法,该方法已经被证实可用于回弹仿真计算,但由于回弹计算结果受到很多因素的影响,目前有限元方法对回弹预测精度还不理想,回弹问题有待进一步的研究。 本文针对影响回弹预测精度的三个主要因素:仿真模型中的单元尺寸、材料参数和等效拉延筋模型,开展了薄板冲压回弹仿真计算及其应用技术的研究,研究的目的在于提高回弹预测的精度。主要研究工作如下: (1) 研究了翻边回弹仿真中板料过模具圆角时的单元尺寸问题,证实了在翻边仿真中板料过模具圆角时采用较小的单元尺寸是取得合理的回弹预测结果的必要条件之一。通常认为板料过模具圆角时采用的单元数目在模具圆角大的情况下可以采用较大的单元尺寸,本文研究中发现该观点并不能应用于翻边回弹仿真。本文建立了凹模圆角半径不同的三个翻边试验的仿真模型,比较了在模型中采用不同单元尺寸时的回弹仿真与试验结果。研究表明,不论模具圆角半径大小,板料在过圆角的部分采用较小的单元尺寸时,回弹的预测结果才能够与试验结果较为一致。 (2) 研究了在U型冲压仿真中单元尺寸对回弹的影响机理,解释了令许多研究者困惑的回弹预测结果偏小问题。本文进行了U型冲压的试验,并把U型冲压仿真分为成型中期与成型术期两个阶段,分别研究了两个阶段中单元尺寸对回弹的影响机理。研究表明,在成型仿真过程中期,板料弯曲部分出现“应力松弛”现象,即板料中的应力逐渐下降。在不同单元尺寸下,“应力松弛”程度不同,导致了板料在回弹计算前的应力不同,最后导致了在回弹仿真中预测结果不同。在这种情况下,单元尺寸越大,“应力松弛”越严重,回弹预测结果越小。在成型仿真过程术期,由于板料和模具之间的间隙小,板料和模具之间不可避免的发生“穿透现象”,这种“穿透现象”导致的接触力对回弹值所起的效果与有底凹模弯曲中的“校正力”所起的效果相同。有底凹模弯曲中的“校正力”大小不同,零件的回弹量就有较大差异。仿真中不同单元尺寸下该“校正力”大小不同,导致了回
论文目录:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1．1 课题的来源和研究意义
1．2 冲压回弹的分析和控制方法概述
1．2．1 冲压回弹的分析方法
1．2．2 冲压回弹的控制方法
1．3 冲压回弹仿真简介
1．3．1 回弹算法
1．3．2 仿真建模
1．3．3 材料模型
1．3．4 材料参数反求方法
1．4 拉延筋技术
1．5 存在的问题及本文研究内容
第2章 冲压回弹仿真理论和方法
2．1 冲压仿真的原理和步骤
2．1．1 冲压过程仿真
2．1．2 回弹过程仿真
2．2 冲压仿真的壳单元技术
2．3 屈服准则
2．3．1 Hill屈服准则
2．3．2 Barlat 1989屈服准则
2．3．3 Barlat 1991屈服准则
2．4 接触摩擦界面的处理
2．4．1 接触搜寻
2．4．2 接触类型
2．4．3 接触力计算方法
2．5 等效拉延筋模型
2．6 本章小结
第3章 单元尺寸对回弹预测的影响机理研究
3．1 引言
3．2 板料过模具圆角时的单元尺寸问题
3．2．1 研究方法
3．2．2 试验与仿真模型
3．2．3 回弹预测结果与结论
3．3 在成型仿真过程中期单元尺寸对回弹预测的影响机理
3．3．1 研究方法
3．3．2 试验与仿真模型
3．3．3 仿真结果
3．3．4 单元尺寸对回弹预测的影响机理一
3．3．5 典型情况与应对措施
3．4 在成型仿真过程木期单元尺寸对回弹预测的影响机理
3．4．1 行程术回弹预测结果
3．4．2 曲线弧部位板料与模具的穿透
3．4．3 单元尺寸对回弹预测的影响机理二
3．4．4 典型情况与应对措施
3．5 本章小结
第4章 基于不带肩试样拉伸试验的材料模型的参数反求方法研究
4．1 反求基础与关键技术
4．1．1 力学与数学基础
4．1．2 前提条件
4．1．3 修正的LM优化算法
4．2 材料参数反求方法
4．2．1 不带肩试样拉伸试验
4．2．2 不带肩试样拉伸试验仿真模型
4．2．3 反求方法
4．3 反求实例一：Barlat 1989模型的材料参数反求
4．3．1 硬化模型参数反求
4．3．2 厚向异性指数反求
4．3．3 反求参数屈服曲线的外凸性
4．4 反求实例二：Barlat 1991模型的材料参数反求
4．4．1 硬化模型参数反求
4．4．2 各向异性参数反求
4．4．3 反求参数屈服曲线的外凸性
4．5 实际应力应变曲线反求
4．5．1 研究现状
4．5．2 反求用试验数据
4．5．3 反求用仿真模型及参数设置
4．5．4 反求结果与结论
4．6 本章小结
第5章 拉延筋对回弹的影响机理研究与等效拉延筋模型的修正
5．1 拉延筋影响试验
5．1．1 试验装置
5．1．2 试验原理
5．1．3 试验结果
5．1．4 过拉延筋后板料弯曲的原因
5．2 拉延筋对回弹的影响机理
5．2．1 试验原理
5．2．2 试验结果
5．2．3 拉延筋对回弹的影响机理
5．2．4 准确预测回弹对等效拉延筋模型的要求
5．3 修正的等效拉延筋模型
5．4 修正的等效拉延筋模型参数的试验确定方法
5．5 修正的等效拉延筋模型参数的理论计算方法
5．5．1 弯曲问题—维分析方法
5．5．2 模型参数的理论计算方法
5．5．3 计算实例
5．6 修正的等效拉延筋模型参数的仿真计算方法
5．6．1 拉延筋影响试验的仿真模型
5．6．2 模型参数的仿真计算方法
5．7 工程应用探讨
5．7．1 简化处理方法
5．7．2 应用实例：拉延筋影响试验模拟
5．8 本章小结
总结
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
发布时间: 2006-05-10
参考文献
- [1].汽车覆盖件冲压成形中拉延筋模型及其参数反演研究[D]. 郑刚.湖南大学2008
- [2].汽车覆盖件冲压成形中的拉延筋模型及其参数反演研究[D]. 郑刚.湖南大学2008