轿车铝合金车门模拟件粘性介质压力成形研究

论文摘要

粘性介质压力成形(Viscous pressure forming, VPF)是20世纪90年代提出的一种新的板材软模成形技术,适合于低塑性、高强度、难变形材料复杂形状件的成形,在航空航天、汽车制造等工业领域有着广阔的发展空间。随着汽车产业的发展,铝材在汽车上的用量迅速增加,铝合金取代部分钢材成形汽车零件已经成为解决汽车轻量化的关键手段之一,然而由于铝合金在传统的冲压成形中会出现难以消除的裂痕和褶皱,以及深冲性能比较差、焊接难度高等特点,使得铝合金的大规模运用受到限制。本文研究了铝合金车门外板缩比件粘性介质压力成形,采用实验与数值模拟相结合的方法对成形过程和结果进行了分析。首先采用商用有限元分析软件Ansys对车门成形中的关键部位装饰筋和把手的成形进行了数值模拟,对比分析了粘性介质压力成形与刚性模成形的特点;分析了粘性介质压力成形过程中,粘性介质的注入速率对成形试件壁厚分布的影响,在此基础上对四种常用的6000系列铝合金板材的粘性介质压力成形进行了有限元数值模拟。设计制造了粘性介质压力成形车门外板缩比试件的模具,进行了车门外板缩比试件粘性介质压力成形实验,采用变压边力成形参数研究了试件成形过程变形特点。通过网格分析法对试件关键部位(装饰筋和把手)的应变进行了分析,分析了粘性介质压力成形过程中成形试件的壁厚分布。将实验结果与有限元分析预测结果进行了对比,结果表明有限元数值模拟能够较好的预测粘性介质压力成形铝合金车门结构件。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 车身用铝合金研究现状
• 1.2.1 车身用铝合金的性能研究
• 1.2.2 车身用铝合金的成形工艺
• 1.3 粘性介质压力成形的特点及研究现状
• 1.3.1 粘性介质压力成形原理和特点
• 1.3.2 粘性介质压力成形技术现状
• 1.4 课题的意义及主要研究内容
• 第2章 装饰筋成形的数值模拟
• 2.1 引言
• 2.2 成形零件结构分析
• 2.3 有限元分析模型
• 2.4 单元类型和本构模型
• 2.5 数值模拟结果分析
• 2.5.1 粘性介质压力成形与刚性模成形应力分析
• 2.5.2 粘性介质压力成形与刚性模成形减薄率比较
• 2.5.3 粘性介质注入速率对成形结果影响分析
• 2.5.4 不同材料粘性介质压力成形结果分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 车门把手成形的数值模拟
• 3.1 引言
• 3.2 成形零件结构分析
• 3.3 有限元分析模型
• 3.4 数值模拟结果分析
• 3.4.1 粘性介质压力成形与刚性模成形应力分析
• 3.4.2 粘性介质压力成形与刚性模成形减薄率比较
• 3.4.3 粘性介质注入速率对成形结果影响分析
• 3.4.4 不同材料粘性介质压力成形结果分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 轿车车门外板粘性介质压力成形实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 模具设计
• 4.3 实验装置和实验材料
• 4.4 车门外板粘性介质压力成形实验方案
• 4.5 实验结果分析
• 4.5.1 成形件分析
• 4.5.2 装饰筋部位应变分析
• 4.5.3 装饰筋部位壁厚变化分析
• 4.5.4 把手部位应变分析
• 4.5.5 把手部位壁厚变化分析
• 4.6 数值模拟与实验结果比较
• 4.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明
• 哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书
• 哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理
• 致谢