货车制造业中冲压成形数值模拟系统应用研究

论文摘要

本文研究了铁路货车制造业中典型冲压件的数值模拟应用技术。论述了冲压数值模拟中有关力学模型、材料、接触、单元等方面的理论。本文所有的冲压数值模拟工作均采用了以非线性显式算法为基础的DYNAFORM/LS-DYNA 软件包实施完成。本文重点对铁路货车中几个典型冲压成形件做了数值模拟研究。其一通过对棚车侧板成形冲压数值模拟研究证明了冲压模拟技术在优化冲压工艺方案中的成功应用,由于真实的模具造价昂贵,对于不同的工艺方案不可能用实模方法逐一论证,通过数值模拟方法可以在计算机上真实地再现不同的方案结果。其二通过对转向架弹簧托板成形的数值模拟研究证明了模拟技术在产品工艺性审查中的成功应用,其中FLD 曲线是判断工件顺利成形的主要手段。其三通过10 寸制动缸缸盖成形的数值模拟研究证明了模拟技术可以顺利完成多步成形的模拟计算并可以在拉深材料优选中起到作用。本文还利用数值模拟技术对圆筒件拉深成形及方盒件成形中不同材料参数的影响做了模拟和研究,结果表明不同的材料成形参数对于拉深成形均有一定影响,并不能盲目追求高指标的材料成形性能参数。另外通过数值模拟方法研究了面内各向异数对于成形的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题研究的背景和意义
• 1.2.1 冲压成形技术的主要特点
• 1.2.2 货车件典型成形方式及成形件特点
• 1.2.3 货车制造业中常用的成形材料特点
• 1.3 模拟技术在冲压成形中的应用
• 1.3.1 冲压成形过程数值模拟分析技术发展简介
• 1.3.2 物理模拟技术的发展
• 1.4 钢材成形性能的评价参数
• 1.5 主要研究工作内容
• 1.5.1 铁路货车典型冲压件成形的数值模拟研究
• 1.5.2 成形性能参数对板材成形的影响
• 第2章 冲压成形数值模拟相关理论
• 2.1 材料成形分析的理论基础
• 2.1.1 连续介质力学
• 2.1.2 张量基础
• 2.1.3 变形几何学
• 2.2 弹塑性本构方程
• 2.2.1 概述
• 2.2.2 屈服准则
• 2.2.3 流动法则
• 2.2.4 强化规律
• 2.2.5 常用的塑性本构关系
• 2.3 显式算法
• 2.4 接触判断算法
• 2.5 板壳有限元理论的研究
• 2.5.1 Hughes-Liu壳单元
• 2.5.2 Belytschko-Lin-Tsay壳单元
• 2.6 本章小结
• 第3章 冲压数值模拟的实施
• 3.1 冲压数值模拟软件的选取
• 3.2 计算流程
• 3.3 建立有限元模型的技巧
• 3.4 材料成形性能参数的获取
• 3.5 本章小结
• 第4章 典型冲压件的模拟计算
• 4.1 工艺优化算例
• 4.2 产品工艺性优化算例
• 4.3 多工步拉深成形算例
• 4.4 本章小结
• 第5章 成形参数对成形数值模拟影响
• 5.1 成形参数对成形性能影响概述
• 5.2 成形参数对成形性能影响的数值模拟
• 5.2.1 成形参数对圆筒件影响的模拟运算
• 5.2.2 成形参数对盒形件影响的模拟运算
• 5.2.3 面内各向异数?R 影响的数值模拟研究
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 工程硕士研究生简历
• 致谢