多点成形时工艺方式与变形缺陷的数值模拟研究

论文摘要

多点成形是板料柔性成形的新方法,其基本思想是由高度可调的基本体组成基本体群,通过调节各基本体高度生成各种不同的曲面形状实现无模成形,最大优点是缩短新产品的开发周期,节省模具制造费用,实现一机多用。多点成形在板料成形领域有着广泛的应用前景。本文着重探讨多点模具成形和多点压机成形两种典型的成形方式,通过动态显式有限元软件进行数值模拟,对比采用不同成形方式时产生的压痕、皱纹、拉裂等缺陷及回弹现象,研究板厚、材质、变形量等因素对板料应力、应变、减薄量等成形结果的影响。数值模拟和成形实验结果均验证多点压机成形是一种更为先进的成形方式。另外,本文详细探讨了刚性压边和柔性压边两种压边方式对成形结果的影响。通过研究板厚、材质、变形量、压边力以及成形力等因素对板料应力、应变、减薄量等成形结果的影响,验证了柔性压边技术的优越性。同时探讨了在柔性压边成形中,压边圈厚度、板料厚度以及压边力等参数对压边圈和板料同步弯曲变形的影响,计算了防止板料起皱的最小压边力,并对材质等因素对压边圈柔性度与成形力等的影响做深入的探讨。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 多点成形工艺现状
• 1.2.1 多点成形基本原理
• 1.2.2 多点成形工艺的产生及发展
• 1.2.3 多点成形技术特点
• 1.3 板料成形数值模拟的研究现状
• 1.3.1 国外板料成形数值模拟的发展
• 1.3.2 国内板料成形数值模拟技术进展
• 1.4多 多点成形工艺的数值模拟现状
• 1.5 选题的意义及主要研究内容
• 1.6 小结
• 第二章 板料成形数值模拟基本理论
• 2.1 引言
• 2.2基 基本方程
• 2.3 本构方程
• 2.3.1 本构关系的一般原理
• 2.3.2 基于流动理论的本构方程
• 2.4 多点成形过程数值模拟
• 2.4.1 动力分析的有限元方程
• 2.4.2 显式时间积分方法
• 2.4.3 质量矩阵和阻尼矩阵
• 2.5 小结
• 第三章 压痕的数值模拟研究
• 3.1 引言
• 3.2 有限元模型与计算参数的确定
• 3.2.1 有限元模型
• 3.2.2 单元模型的选择
• 3.2.3 虚拟成形速度的确定
• 3.2.4 材料参数
• 3.3 成形方式对鞍形件压痕的影响
• 3.3.1 成形件的表面观察
• 3.3.2 网格变形
• 3.3.3 压痕深度
• 3.3.4 应变分布
• 3.3.5 板料的流动趋势
• 3.4 成形方式对球形件压痕的影响
• 3.4.1 成形件的表面观察
• 3.4.2 应变分布
• 3.4.3 应力分布
• 3.5 材质对压痕的影响
• 3.6 弹性介质对压痕的影响
• 3.7 小结
• 第四章 起皱的数值模拟研究
• 4.1 引言
• 4.2 起皱的判定
• 4.3 成形方式对球形件皱纹的影响
• 4.3.1 有限元模型
• 4.3.2 模拟结果
• 4.3.3 成形方式对皱纹高度的影响
• 4.4 成形方式对鞍形件皱纹的影响
• 4.4.1 有限元模型
• 4.4.2 模拟结果
• 4.4.3 不同厚度板料的皱纹
• 4.4.4 板料的流动趋势
• 4.5 皱纹大小的判定
• 4.5.1 皱纹模型
• 4.5.2 皱纹大小分析
• 4.6 小结
• 第五章 回弹的数值模拟研究
• 5.1 引言
• 5.2 通用回弹模型和对称回弹模型
• 5.3 球形件回弹的影响因素
• 5.3.1 有限元模型
• 5.3.2 模拟结果
• 5.3.3 成形方式对回弹的影响
• 5.3.4 板料厚度对回弹的影响
• 5.4 鞍形件回弹的影响因素
• 5.4.1 有限元模型
• 5.4.2 模拟结果
• 5.4.3 成形方式对回弹的影响
• 5.5 有压边和无压边成形对回弹的影响
• 5.5.1 有限元模型
• 5.5.2 模拟结果
• 5.5.3 成形方式对回弹的影响
• 5.5.4 成形方式对应力的影响
• 5.6 有压边成形大变形鞍形件时的回弹
• 5.6.1 有限元模型
• 5.6.2 模拟结果
• 5.6.3 成形件的回弹量
• 5.6.4 成形件的应力释放
• 5.7 小结
• 第六章 多点成形中的拉裂现象研究
• 6.1 引言
• 6.2 板料的成形极限
• 6.3 典型成形件的拉裂
• 6.4 压边传力区的拉裂
• 6.5 影响拉裂的主要因素及抑制方法
• 6.6 柔性压边成形
• 6.6.1 柔性压边圈的制备
• 6.6.2 压边效果的对比
• 6.6.3 压边面中板料的流动
• 6.7 小结
• 第七章 不同压边方式的对比
• 7.1 引言
• 7.2 压边方式对成形结果的影响
• 7.2.1 对起皱缺陷的影响
• 7.2.2 对拉裂缺陷的影响
• 7.2.3 对材料利用率的影响
• 7.2.4 压边力的比较
• 7.2.5 应变分布的比较
• 7.2.6 成形力的比较
• 7.3 压边圈厚度对成形结果的影响
• 7.3.1 过渡区的比较
• 7.3.2 成形力的比较
• 7.4 压边力对成形结果的影响
• 7.4.1 压边力与皱纹
• 7.4.2 压边力与板厚变化
• 7.4.3 压边力与应力分布
• 7.4.4 压边面的变化
• 7.5 板料厚度对成形结果的影响
• 7.6 板料材质对成形结果的影响
• 7.7 小结
• 第八章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表（待发表）的论文
• 致谢
• 摘要
• Abstract