板材多点成形中压痕的数值模拟及控制

论文题目: 板材多点成形中压痕的数值模拟及控制

论文类型: 硕士论文

论文专业: 材料加工工程

作者: 宋雪松

导师: 蔡中义

关键词: 多点成形,有限元法,数值模拟,基本体,压痕,弹性垫,成形力

文献来源: 吉林大学

发表年度: 2005

论文摘要: 多点成形是将柔性制造技术和计算机技术结合为一体的先进制造技术。该技术利用多点成形设备的柔性特点,不用模具就可实现不同三维曲面件的成形,从而实现无模、快速、数字化制造。多点成形是利用一系列可调的、规则排列的基本体阵列代替整体模具进行成形的,在这种成形方式中基本体是加载的主体,由于基本体对板料施加集中力,成形件上可能出现压痕缺陷。通过在工件与基本体之间放置弹性介质,利用弹性介质产生的较大变形,充填基本体之间的间隙,可以使使集中载荷变为分散载荷,显著地增大工件受力面积,从而有效地抑制压痕的产生,使得成形件质量得到了改善。本文采用有限元方法对多点成形过程进行数值模拟研究,通过LS-DYNA非线性有限元软件对压痕进行了详细的分析,研究了单元模型的选取对压痕的影响,弹性垫对压痕的抑制作用,以及成形力对压痕的影响等方面的内容。结果表明,压痕数值模拟时单元模型可根据厚度与特征长度尺寸的比值来选择。与成形件的形状和材质对单元模型的选择的关系不大;弹性垫越厚抑制压痕的效果越好,但是成形误差越大,因此要得到精确的成形件需要对成形面进行修正;压痕的极限成形力对控制多点成形,抑制压痕产生有着重要的作用。这些结果对多点成型技术的应用具有参考价值和指导意义。

论文目录:

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 多点成形技术基础

1.2.1 多点成形的技术特点

1.2.2 多点成形中的成形缺陷与控制

1.2.3 多点成形的应用

1.3 板材成形的数值模拟及商业软件

1.3.1 板材数值模拟的发展概况

1.3.2 商业软件介绍

1.3.3 板材多点成形的研究及数值模拟

1.4 问题的提出及本文的主要内容

第二章 多点成形数值模拟的有限元方法

2.1 多点成形过程数值的动力显式算法

2.1.1 虚功率原理

2.1.2 动力分析的有限元方程

2.1.3 显式时间积分算法

2.1.4 显式算法的稳定性条件

2.2 材料模型

2.2.1 弹塑性本构关系

2.2.2 超弹性材料本构关系

2.3 单元的模型及接触力的计算

2.3.1 Belyschko-Wong-Chiang 壳单元

2.3.2 实体单元

2.3.3 接触力的计算

2.4 多点成形的有限元建模

2.4.1 多点成形过程模型的建立

2.4.2 边界条件

第三章 多点成形中压痕的数值分析

3.1 压痕的产生

3.2 实体单元与壳单元的数值模拟结果比较

3.2.1 有限元模型的建立

3.2.2 球面件的分析

3.2.3 马鞍面件的分析

3.3 小结

第四章 弹性垫对压痕的抑制作用的数值模拟

4.1 弹性垫的力学模型的建立

4.1.1 力学参数测定

4.1.2 有限元模型

4.2 不同弹性垫模型下成形结果的比较分析

4.3 不同厚度弹性垫的成形结果分析

4.3.1 球面件的成形结果

4.3.2 马鞍面件的成形结果

4.4 弹性垫的变形及对成形件形状的影响

4.4.1 弹性垫的变形

4.4.2 弹性垫对成形件形状的影响

4.4.3 成形面的修正

4.4.4 弹性垫对压痕抑制效果的实验验证

4.5 小结

第五章 成形力数值模拟及其对压痕的影响

5.1 成形力的计算方法

5.2 成形力的数值分析

5.2.1 柱面件成形力的数值分析

5.2.2 球面件成形力的数值分析

5.2.3 马鞍面件成形力的数值分析

5.3 极限成形力分析

5.3.1 厚向应变随成形力的变化

5.3.2 产生压痕的极限成形力

5.4 小结

第六章 结论

参考文献

致谢

摘要

ABSTRACT

导师及作者简介

发布时间: 2005-08-26

参考文献

• [1].基于多点成形的板料复合渐进成形数值模拟[D]. 张国威.吉林大学2010
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• [5].铝合金蒙皮件多点成形数值模拟及实验研究[D]. 李长宇.吉林大学2010
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• [9].渐进成形壁厚变化规律研究[D]. 岳元.安徽工业大学2014
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