管材成形性能参数的确定方法研究与系统开发

论文摘要

管材的成形性能参数(应变强化系数K和应变强化指数n)的准确性是影响管材塑性成形有限元数值模拟的关键因素之一。传统的材料成形性能参数通过平板的单向拉伸实验数据获得。由于平板试件不能反映滚弯和焊接等制管工序对板材成形性能参数的影响,导致数值模拟结果往往不够理想。国内外的专家学者先后提出了很多的理论模型来解决这个问题,但目前还没有一种公认的确定管材成形性能参数K、n的方法。因此,本文引入了自适应有限元逆向求解的新思路,将有限元逆向迭代方法与解析方法结合起来,通过构架外围控制程序来获取管材的成形性能参数K和n:首先通过构建合理的解析模型获得材料成形性能参数的初始解,然后在此基础上依据修正准则,对材料成形性能参数进行有限元逆向求解。并基于VB平台构建外围控制程序,实时监控有限元模拟过程,对材料参数进行自动调整。试验和有限元模拟验证表明该方法相对于单纯的解析法和有限元逆算法,有着明显的优势,能以较小的计算量获得较准确的管材成形性能参数。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 管材液压成形技术简介
• 1.1.1 成形原理
• 1.1.2 优点和适用范围
• 1.1.3 影响管件液压成形的因素
• 1.1.4 常用研究方法
• 1.2 管材成形性能
• 1.2.1 应力应变关系
• 1.2.2 K 值和n 值的计算方法
• 1.3 课题背景和意义
• 1.4 国内外研究情况
• 1.5 本文主要研究内容
• 第二章 管材成形性能参数测试自适应优化系统方案设计
• 2.1 系统的总体设计思想
• 2.2 系统结构
• 2.2.1 系统流程
• 2.2.2 系统功能模块设计
• 2.3 软件开发平台
• 2.4 Pamstamp 与数值模拟技术
• 2.4.1 数值模拟关键技术介绍
• 2.4.2 Pamstamp 介绍
• 2.5 本章小结
• 第三章 管材液压胀形试验装置
• 3.1 引言
• 3.2 锁模密封装置
• 3.3 增压装置
• 3.4 测试装置
• 3.5 模具结构
• 3.6 本章小结
• 第四章 管材成形性能参数测试自适应优化系统的实现
• 4.1 用户界面设计
• 4.2 K、n 的解析值求解
• 4.2.1 数据导入
• 4.2.2 解析模型算法研究
• 4.2.3 计算k、n 的解析值
• 4.3 有限元迭代优化K、n 值
• 4.3.1 模型导入
• 4.3.2 OUT 文件分析及修正算法
• 4.3.3 曲线回放
• 4.4 本章小结
• 第五章 软件系统的应用
• 5.1 试验准备
• 5.1.1 管材液压胀形试验
• 5.1.2 确定管材的r 值
• 5.2 建立有限元模型
• 5.3 解析值求解
• 5.4 自适应有限元逆向迭代求解
• 5.4.1 不锈钢304L 自适应求解
• 5.4.2 铝合金LF21M 自适应求解
• 5.5 单纯有限元逆向求解方法
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文