铝合金筒形件磁脉冲辅助冲压成形研究

论文摘要

磁脉冲辅助冲压成形是准静态的普通冲压成形与高速率的磁脉冲成形相结合的一种技术。它把磁脉冲成形中的高速率成形优点结合到普通板材冲压成形中,能够有效控制工件局部成形、改善应变分布、提高加工的柔性和精度、有效控制回弹。它能够把难成形板材加工成复杂形状的工件,为铝合金板坯的室温成形提供了先进的、有效的途径。近年来,国外研究机构对铝合金板材磁脉冲辅助冲压成形进行了大量研究,国内研究与之相比存在一定的差距,但总体上该技术仍然处在试验研究阶段,许多相关的基础理论和试验研究问题亟待解决。本文讨论了平板线圈磁脉冲成形的磁场特性,在此基础上,针对磁脉冲辅助冲压成形过程,运用ANSYS Multiphysis/LS-DYNA分析模块对铝合金筒形件磁脉冲辅助冲压成形过程进行了有限元仿真研究。通过编制用户子程序和采用重启动分析法,实现了冲压预成形过程显式求解和瞬态磁脉冲成形“松散”耦合分析之间的动态连接。并对不同电参数条件下的电磁场和预成形筒形件圆角的再变形过程进行分析。本文进行了铝合金筒形件磁脉冲辅助冲压成形试验,分析了放电电压、和放电次数对预变形筒形件圆角再变形的影响,验证了铝合金筒形件磁脉冲辅助冲压成形与普通筒形件拉深相比有更好的成形性。所得试验结果与模拟结果对比表明,两者基本吻合。分析了铝合金筒形件磁脉冲辅助冲压成形时圆角区域的受力情况和变形特点。普通拉深筒形件减薄最严重部位出现在筒壁和圆角相接处,而磁脉冲辅助冲压成形筒形件有两个减薄严重部位:侧壁与圆角相接处和筒底与圆角相接处,这主要是圆角局部较大的胀形变形造成的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电磁成形工作原理及特点
• 1.3 电磁成形研究进展
• 1.3.1 国外电磁成形技术理论研究概况
• 1.3.2 国内电磁成形理论研究概况
• 1.4 磁脉冲辅助冲压研究进展
• 1.4.1 磁脉冲辅助冲压原理和特点
• 1.4.2 磁脉冲辅助冲压技术研究概述
• 1.5 本文的选题意义及主要研究内容
• 第2章 平板线圈磁脉冲成形的磁场特性
• 2.1 引言
• 2.2 磁场的基本方程和性质
• 2.2.1 磁场的基本方程
• 2.2.2 磁场的基本性质
• 2.3 平板线圈磁脉冲成形时磁场的边界条件确定
• 2.3.1 模型对称轴上的磁场特性
• 2.3.2 模型对称平面上的磁场特性
• 2.4 本章小结
• 第3章 筒形件磁脉冲辅助冲压成形有限元分析
• 3.1 引言
• 3.2 筒形件磁脉冲辅助冲压成形模拟方案
• 3.2.1 分析流程的建立
• 3.2.2 筒形件磁脉冲辅助冲压成形模拟关键技术
• 3.3 筒形件拉深预成形有限元分析模型建立
• 3.3.1 材料属性处理
• 3.3.2 网格剖分模型
• 3.3.3 边界条件及约束处理
• 3.4 预成形筒形件圆角磁脉冲成形有限元分析模型建立
• 3.4.1 电磁场模型建立
• 3.4.2 变形场模型建立
• 3.4.3 耦合场模型建立
• 3.5 筒形件磁脉冲辅助冲压成形模拟结果分析
• 3.5.1 筒形件拉深预成形过程模拟
• 3.5.2 预变形筒形件圆角磁脉冲成形电磁场模拟
• 3.5.3 工艺参数对磁场力的影响
• 3.5.4 预变形筒形件圆角磁脉冲成形变形过程模拟分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 铝合金筒形件磁脉冲辅助冲压成形试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 试验方案
• 4.3 预成形筒形件拉深试验
• 4.3.1 筒形件及拉深模基本尺寸介绍
• 4.3.2 制备预成形筒形件
• 4.4 预成形筒形件圆角磁脉冲成形
• 4.4.1 试验参数分析
• 4.4.2 单匝线圈的预成形筒形件圆角磁脉冲成形试验
• 4.4.3 多匝线圈的预成形筒形件圆角磁脉冲成形试验
• 4.5 放电电压对预成形筒形件圆角再变形的影响
• 4.6 放电次数对预成形筒形件圆角再变形的影响
• 4.7 筒形件磁脉冲辅助冲压成形变形特点
• 4.8 普通拉深筒形件的整形和磁脉冲辅助冲压成形的比较
• 4.9 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历