一、板料成形数值模拟的有限元模型及应用Ⅰ——二维截面和三维实体单元(论文文献综述)
王欣桐[1](2021)在《基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制研究》文中进行了进一步梳理不同形状、不同尺寸的大型三维曲面制品在轮船、舰艇、飞机、航天器、车辆、大型容器以及建筑装潢等军工和民品领域的应用比比皆是,三维曲面产品的小批量和多样化需求的特点使得传统的模具制造面临着设备成本高、加工周期长等致命问题,并且由于每种产品都需要开发相应的模具进行生产,使得模具成形并不适合生产不同类型的大型三维曲面件。因此,迫切需要开发新的柔性成形方法来适应先进制造业的发展需求。基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制是一种新型的三维曲面板类零件成形方法,它采用了非均匀轧制变形原理,并以轧辊均为刚性辊,轧辊截面直径是变化的以及轧辊的母线为弧线作为新设计内容来加工三维曲面件。平板在相向旋转的两个轧辊的摩擦力作用下沿轧制方向进给产生连续变形,横向受到轧辊的弯曲作用,纵向因不均匀变形产生的附加应力作用而产生弯曲,整体都通过轧辊之间的辊缝后被加工成两个方向均有弯曲的双曲率曲面件。由于此方法属于线成形方法,因此加工曲面的形状主要受到接触区的形状尺寸影响,通过调整辊缝与异步效果来进行控制。本文在分析曲面金属板类件产品对三维曲面柔性成形方法需求的基础上,提出了新颖的基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制方法,采用数值模拟方法和自主研制的三维曲面轧制装置对此方法加工三维曲面件的可行性和实用性进行了验证,分析了不同工艺条件下成形件的变形规律,研究了成形曲面精度。本文的主要研究内容与结论如下:1.基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制原理探讨。根据目标曲面的横向曲率半径加工轧辊轴向半径,成形时通过控制上辊的位移调整不均匀分布的辊缝,使板料沿横向产生不均匀厚度减薄,这种非均匀压缩作用使板料内不同位置处的金属纤维产生沿纵向的不均匀伸长效果,由此而产生的附加应力使平板变形为三维曲面件。基于对所能加工的等曲率球形件、凸曲面件和鞍形件的数学表达式的分析,研究了曲面轧制过程,并根据变形前后体积不变的塑性变形原理,忽略成形后的弹性变形描述了纵向应变、纵向弧长和辊缝之间的对应关系,证明了纵向应变场是实现板形的控制的过程变量。2.基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制有限元建模方法。基于有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,并根据基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制过程特点,建立成形过程的有限元模型并根据关键工艺参数确定具体建模参数。通过网格细化过程,综合考虑计算时间和成形结果的精度选择0.6mm作为板料和轧辊的网格尺寸,得到的成形件厚向应变分布和非均匀变形曲面轧制原理相符;设计轧辊的尺寸和工艺参数,得到两种典型的三维曲面(球形面和鞍形面)和不同形状的成形件,通过成形试验验证了有限元模型的可靠性,以及采用刚性弧形辊曲面轧制加工曲面件的可行性。3.基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制过程的力学分析。从力学的角度描述基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制的变形特征,属于压缩-伸长复合型变形类型。对两种典型三维曲面件进行数值模拟,分析其内部应力、应变场,厚向应变沿成形件纵向呈条状、连续性分布,并且应变值从中间至两侧逐渐减小,这证明了成形过程的稳定性。通过分析成形件纵向应力场得知,附加应力是由板件内部金属的不均匀变形作用引起的,同时,它又限制金属产生不均匀变形时自由变化,证明了球形件纵向不均匀附加应力是成形件产生纵向变形的原因。4.基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制变形分析。探讨了单个工艺参数和关联工艺参数对成形件纵向变形的影响,发现板料初始尺寸和加工参数不仅对成形件变形有影响,而且这种影响还是互相关联的,比如轧辊轴向半径差和板宽对成形件纵向变形的影响就是相反的,因此它们之间存在互相匹配的问题。通过数值计算得到增加板宽后等曲率球形件的成形工艺参数,并通过过程参数与球形件曲率之间的计算公式反推出最大压下量,与数值模拟给定的最大压下量吻合。5.基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制鞍形件的工艺研究。分析了鞍形件在不同成形阶段、不同表面以及不同区域的应力应变分布特点,得到鞍形件刚性辊弧形曲面轧制中塑性应变分布的特点。探讨了异步轧制方法对提高成形曲面精度的效果,表明合理布置异步轧制能提高成形件沿纵向变形的均匀性;模拟了某一工艺条件下首尾相接鞍形件的成形过程,厚向应变分布连续均匀变化的模拟结果表明成形过程是稳定的。6.基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制试验研究。采用自主研发的成形实验装置进行试验研究。研究了主要工艺参数对成形方法柔性化程度的影响,结果表明成形件纵向曲率半径对最大压下量的变化十分敏感,通过合理选择轧辊轴向半径差可以有效减小成形力,增加轧辊轴向半径差后在目标曲面曲率相同时所需压下量更小,证明了此成形方法具备柔性化特点,并且过程是可控的、易控的。在不更换轧辊的条件下进行试验,得到不同形状的曲面件,表明在实用曲率的加工中,仅通过调整减薄量来获得不同曲率的三维曲面件是可行的。此外,验证了轧辊组合不一样时既可以获得球形曲面,也可以获得马鞍形面;而且决定成形件曲面类型的关键因素是压下量在成形件中心和两侧位置处的差值。
张建成[2](2021)在《车门外板冲压成形仿真分析和工艺参数优化方法研究》文中进行了进一步梳理本文的课题名称为“车门外板冲压成形仿真分析和工艺参数优化方法研究”,是本人所在实习公司负责的一个项目,对客车车门外板的冲压过程中的拉延工序进行模拟仿真,主要包括冲压方向的确定、压边力的确定、压料面的确定、进行工艺补充以及拉延筋的设置等。本文以厦门金龙旅行客车的一款“新考斯特”客车的司机门外板为研究对象,选用的材料牌号为DC04,坯料厚度为1.5 mm,对拉延工序进行仿真,采用的软件为AutoForm,分析并解决了其拉延成形缺陷。此外,还探究了模具间隙、摩擦系数、压边条件及拉延筋对车身覆盖件冲压成形质量的影响规律,优化了成形过程中的工艺参数,并进行了车门外板的试制。对降低模具开发周期及覆盖件生产周期有重大意义和价值。主要的研究内容为:(1)根据车身覆盖件的冲压成形质量要求,研究了影响车身覆盖件冲压成形质量的主要因素及冲压过程中出现的主要缺陷。(2)基于客车司机门外板件的三维特征,采用冲压仿真模拟软件AutoForm进行拉延工序仿真,初次仿真结果显示拉延件表面存在大量的拉延不足及起皱现象,其主要是因为零件自身特性及未设置拉延筋导致板料不能充分流入模具。(3)基于初次分析结果出现的成形缺陷,探究模具间隙、摩擦系数、压边条件及拉延筋等对车身覆盖件冲压成形质量的影响规律,为工艺参数的设置提供了一条高效的途径。(4)运用了一种多目标参数选最佳组合的方法——“正交试验法”,找出最佳的工艺参数组合以达到最佳的成形效果,对最佳的工艺参数再次进行模拟仿真,看其指标是否符合企业需要达到的生产标准。(5)根据最佳的仿真分析结果进行指导设计车门外板件的试制。试制结果表明,通过专业的仪器及工程师进行检测,车门外板件的成形质量良好,符合企业的生产标准,验证了数值仿真的可行性,为实际生产提供了重要的指导作用。
贺伦坤[3](2021)在《微辊弯成形工艺的有限元模拟研究》文中指出辊弯成形是一种将金属板料连续地通过轧机,横向弯曲成所需要横截面形状的塑性加工技术,具有成形精度高、能大批量连续生产等优点。微成形工艺是生产至少两个方向处于亚毫米范围零件的塑性制造工艺。微型构件市场需求的显着增加,极大地推动了微成形技术的发展。为了实现对具有微小截面特征的细长金属零件的高效率连续生产,研究者们提出了微辊弯成形工艺。目前对传统辊弯成形的研究已经比较深入,但对刚起步的微辊弯成形中材料的复杂变形行为和工艺仿真的系统研究尚属空白。建立适合描述微辊弯成形中材料在特殊加载条件下的本构模型,探究微辊弯成形材料变形和回弹的高精度高效率仿真建模方法,对微辊弯成形工艺生产具有重要的应用价值。本文以SUS316L不锈钢为研究材料,通过单向拉伸和平面应变试验,获得材料力学性能参数和本构关系,为微辊弯成形有限元模拟奠定了基础。针对材料的各向异性及微辊弯成形工艺特点,提出一种改进的Hill48屈服准则参数求解方法,并求出了Hill48屈服准则参数。进行了微弯曲试验和有限元模拟,通过对比发现试验和模拟成形轮廓曲线大致吻合,说明了基于Hill48屈服准则建立的有限元模型能合理地描述板料弯曲回弹状况和规律。根据辊弯成形工艺特点,结合理论与实际,设计了V形微辊弯工艺。按照宏观尺寸经验参数,开展了微辊弯成形试验预研,试验成形试件质量较差,有纵向弯曲大、扭曲和边波等缺陷。基于有限元模拟进行了微辊弯成形工艺参数优化,确定了优化后的工艺参数。根据优化参数进行了微辊弯成形试验验证,得到成形质量较好的微辊弯成形试件。通过应力应变分析得出微辊弯成形是一个平面应变的循环定向加-卸载过程。仿真截面轮廓与试验轮廓曲线吻合较好,建立的有限元模型能有效地描述微辊弯成形工艺板料的变形回弹过程。微辊弯成形工艺中,存在十分细微的变形特征,有时弯角处甚至只有几个晶粒,此时用基于宏观唯象学的相关分析还有一定的误差,因此,本文进一步探索了晶体塑性有限元模拟。由晶体塑性有限元(CPFE)理论,基于Voronoi图法建立了晶体有限元RVE模型;编制UMAT子程序对模型进行了材料属性的赋予。通过晶体塑性模型模拟与试验对比,发现所建立的晶体塑性模型能比较准确地描述材料的变形行为,建立起了材料变形宏微观之间的联系,为微辊弯成形工艺的晶体塑性有限元研究打下了坚实的基础,也提供了一种可行的方法和思路。
韩笑[4](2021)在《型材辊轮式模具头体多点拉弯成形技术研究》文中研究指明目前,铝合金型材三维制件被广泛应用在汽车、轨道交通和飞机等交通领域,其它制造领域对三维拉弯制件的需求也日益增多。但现阶段大部分拉弯成形技术仍然采用的是整体模具,该模具只能进行二维成形,若要制造出三维变形制件,需要先进行平面变形,然后在卸载的状态下再进行扭转变形。辊轮式模具头体多点拉弯成形技术结合了拉弯成形和多点成形思想的新型成形工艺,可以在不卸载的情况下使型材在不同维度上拉伸弯曲,一次性成形三维制件。辊轮式模具头体多点拉弯成形的过程中,由于模具头体是离散的,型材与模具在贴合时存在接触区和非接触区,接触区和非接触区的应力和应变状态不完全一致。辊轮式模具头体的形状和型面也会对成形制件的应力应变分布和成形精度产生影响。目前,对于辊轮式模具头体多点拉弯制件的研究很少涉及到模具头体对制件应力应变产生的影响问题。本文的主要研究内容和结论如下:基于有限元理论和辊轮式模具头体多点拉弯工艺特点,建立了铝型材的辊轮式模具头体多点拉弯的有限元模型,确定了材料属性、网格的划分和单元的属性,设置了合理的接触法则与边界条件。采用L型截面和T型截面型材为研究对象进行辊轮式模具头体多点拉弯成形。利用ABAQUS有限元模拟软件,对整个成形过程进行仿真分析,对模拟结果进行试验验证。对传统拉弯和辊轮式模具头体多点拉弯成形制件的应力应变进行对比,结果表明两种成形工艺的成形制件的变化趋势相同,但辊轮式模具头体多点拉弯成形应力应变曲线存在波动,成形制件存在应力集中和局部变形。但是,实验研究表明,产品质量波动量是工程应用可接受的,与其模具头体可调,控制制件回弹极其方便相比较,此技术有明显的优势。对两种截面型材进行辊轮式模具头体多点拉弯的有限元模拟,对成形制件不同位置上不同层的应力应变进行分析,发现不同层的应力应变分布不同,越靠近模具头体层,应力应变波动越明显。对辊轮式模具头体进行优化设计,研究模具头体形状和型面对成形制件应力应变分布和成形质量产生的影响。结果表明:辊轮式模具头体组合成的曲面越接近传统模具,应力应变分布越均匀,成形质量越好。对于辊轮式模具头体多点三维成形,应该选用每个模具头体不同的模具组合,选择与型材接触面积大的模具型面。对优化形状和型面的模具进行试验,试验结果与有限元仿真结果有较高的吻合度。对辊轮式模具头体多点拉弯中模具头体数量、预拉伸量、补拉伸量与摩擦系数对成形精度的影响,进行了正交试验分析。利用正交试验的结果,确定了最优的工艺参数组合,进行试验验证其有效性。试验结果表明:对于6米长的制件,各工艺参数对成形精度影响的主次顺序为:模具头体数量>预拉伸量>补拉伸量>摩擦系数。最优水平试验组合为模具头体数量为20个,预拉伸量为0.6%,补拉伸量为0.6%,摩擦系数为0.1。
杨旭[5](2021)在《新型声障板设计分析与胀形工艺研究》文中指出声障板是一种新型的隔声材料,相对于传统的室内隔声材料声障板具有高比刚度、质量轻、消音性能好、成本低廉健康环保的优点,是一种优秀隔声材料的补充。但由于其材料结构的特殊性,加工时其成形性能与普通板材存在差异,因此需要对声障板的声学性能与成形特性进行分析研究。本文以胀形工艺理论、弹塑性力学理论、树脂层粘聚力模型理论以及声学理论为基础,以有限元技术为工具。分别对声障板的成形结构、树脂层力学性能、成形工艺、成形性能进行分析。为声障板胀形工艺提供了理论方法和成形指导。具体完成工作如下:首先,对研究的声障板与普通钢板进行了隔声性能的比较分析。因为声障板在实际应用过程中需要成形为一定形状,所以对其进行了阵列凹坑结构设计。对设计的形状进行了室内声场均匀度分析,根据声场均匀度结果选择出较优秀的结构进行结构隔声分析,最终确定所需要的胀形结构。其次,对声障板进行了三点弯曲仿真实验,将仿真结果与理论解析解对比,为声障板有限元分析的单元选择、单元算法选择以及界面连接提供了理论依据。声障板在进行有限元分析时基于混合粘聚力模型,对声障板进行T剥离实验以及剪切性能实验的有限元分析,为双线性本构模型选择提供了依据。对有限元计算隐式分析与显式动力学分析进行了研究,对两种算法有了进一步认知。最终,对声障板凹坑结构胀形工艺进行了研究。对压边的拉延筋进行了设计与优化,根据胀形过程中出现的工艺问题,本文提出了一种新型的胀形方法。在新的胀形方法下对拉延筋的压边进行仿真设计,对拉延筋的压边进行了压边力分析,对拉延筋建立了质量评价标准。同时研究了摩擦系数对成形质量的影响。为声障板拉延筋设计提供了指导。对声障板阵列凹坑进行了参数设计与优化,为声障板的成形提供了借鉴与指导。
刘秀[6](2020)在《不锈钢曲面多点成形回弹控制的数值模拟研究》文中研究表明不锈钢板料具有高强度、高耐腐蚀性的特点,逐渐成为现代建筑幕墙及雕塑的重要材料。但传统的模具成形无法适应曲面幕墙及雕塑零件多品种、小批量的要求。探索高效、柔性的不锈钢曲面成形方法成为行业发展的迫切需求。多点成形是一种柔性成形方法,它将传统模具的整体型面离散成排列规则且高度可调的多点冲头,借助数控系统可以实现模具型面的快速调整,因此,一套多点成形模具可以成形不同形状的零件,特别适用于建筑曲面幕墙外板的成形。但在不锈钢板料的多点成形中,随几何形状、厚度、材料的不同,零件回弹量不同。如何应用多点模具可快速调节的特点,有效地控制回弹,提高零件的成形精度是本文的研究重点。本文针对不锈钢板料多点成形的回弹,对比研究了不同的几何回弹补偿算法,在此基础上,给出了一种单元综合补偿方法,并将其应用到不锈钢曲面件多点成形回弹补偿中,用数值模拟分析了它在不同成形方法中的补偿效果。主要研究内容如下:(1)推导了单、双曲率弯曲成形的回弹补偿算法。将每个板料单元视为半径不变的微分弧段,根据弹塑性弯曲理论计算得到连续的修正模面,并分别使用三次B样条曲线和贝塞尔曲面对修正模面进行拟合,提高模面光顺性。应用数值模拟对补偿算法进行研究,结果表明回弹补偿算法具有较高的精度和收敛速度。(2)分析了曲率半径、板厚、材料和弹性垫等因素对不锈钢多点对压成形回弹量的影响规律和对回弹补偿精度的影响规律。模拟结果表明,随弹性垫硬度的减小、厚度的增大,回弹量增大;随成形件曲率半径的增大、板厚的减小和材料屈服强度的增大,回弹量增大,补偿精度减小。(3)针对不锈钢多点对压成形回弹大、补偿困难的问题,研究应用多点拉形方式控制不锈钢曲面成形的回弹。通过控制拉伸路径,抑制回弹量。针对板料成形过程中受拉力作用的状态,修正单元综合补偿算法,应用于多点拉形回弹控制。模拟结果表明,拉形能够有效抑制回弹,使回弹量降低72%以上,所给出的补偿算法适用于多点拉形的回弹补偿。(4)为解决大曲率、复杂形状不锈钢零件的精确成形,研究多点拉压成形的回弹规律及回弹控制。模拟研究了板料在多点拉压成形中的受力特点及变形规律,将多点拉形的回弹补偿算法用于多点拉压成形。模拟结果表明,多点拉压成形既能够克服回弹、起皱,又能成形复杂的空间曲面,所给出的补偿算法适用于多点拉压成形的回弹补偿。(5)对比了三种多点成形方法的回弹和回弹补偿精度,相同零件的模拟结果显示:多点对压成形方法回弹大,需要三次补偿;多点拉形和多点拉压成形能够有效抑制回弹,一次补偿即可满足成形精度。
廖雁飞[7](2020)在《型材多点模具拉弯制件减薄率影响因素研究》文中提出型材的三维多点柔性拉弯工艺不仅可以满足快速一次成形三维零部件,而且模具型面可以快速重构以适应不同类型型材的三维成形需求。但该工艺型材的受力状态较为复杂,制件的成形质量难以保证,极容易出现壁厚减薄等质量缺陷。为提高该工艺的稳定性及制件成形质量,降低生产成本,对型材的壁厚减薄规律进行研究,确定对壁厚减薄产生影响的工艺参数,探究各参数对壁厚减薄率的影响规律并提出了工艺参数的优化方案,通过SVR算法建立壁厚减薄率的预测模型,确定了三维多点拉弯工艺的加工范围。本文的研究内容以及结论如下:(1)基于有限元理论以及三维柔性多点拉弯工艺的技术特点,建立铝型材的三维柔性多点拉弯工艺的有限元模型。以应用于高铁列车车头骨架的铝合金型材作为研究对象进行三维多点柔性拉弯成形。利用ABAQUS有限元模拟软件对成形过程进行仿真,研究预拉伸量、补拉伸量、多点模具单元体数量及摩擦系数对于型材减薄的影响规律。结果表明,从对称截面沿型材轴向减薄率逐渐变大,且多点模具单元体数量是引起减薄率的变化幅度最大的工艺参数,型材的内腹板与外腹板的减薄率随着多点模具单元体数量的增加而减小。在其他工艺参数保持不变的情况下,单元体数量为12时,外腹板的减薄率最大为1.682%,最小为1.317%,变化幅度为0.365%,平均减薄率为1.317%。内腹板减薄率最大为1.657%,最小为1.198%,变化幅度为0.459%,平均减薄率为1.198%。在实际的三维拉弯试验中,型材外腹板的减薄率与模拟数据相差最大为0.06%,内腹板的减薄率与模拟数据相差最大为0.33%,表明有限元模型可以有效地模拟三维柔性多点拉弯过程。(2)针对影响型材发生减薄缺陷的工艺参数进行正交试验设计,并通过极差分析法分析出各工艺参数对减薄缺陷的影响,即多点模具单元体数量>摩擦系数>预拉伸量>补拉伸量,对工艺参数的组合方式进行了优化:即多点模具单元体个数为12、摩擦系数为0.1、预拉伸量为1%、补拉伸量为1%时,外腹板减薄量最大值0.094mm、内腹板减薄量最大值0.086mm,应力分布较为均匀,是最佳工艺参数组合。在实际的拉弯试验中,外腹板减薄量的最大值为0.101mm,内腹板减薄量的最大值为0.087mm,与有限元数值模拟的结果接近。(3)分析矩形截面型材内外腹板平均减薄率变化与弯曲角度之间的关系,结果表明矩形截面型材的内外腹板平均减薄率随水平弯曲角度与垂直弯曲角度递增,记录其在常见弯曲角度下的外腹板平均减薄率并以此为训练样本,通过SVR算法选择高斯核函数建立型材外腹板平均减薄率的预测模型,其中惩罚参数c为1.5,参数g为0.01,相关系数为0.94。利用该模型预测不同水平弯曲角度与垂直弯曲角度组合下的外腹板平均减薄率并建立工程极限图,图像反映出水平弯曲与垂直弯曲两个加工阶段对于矩形截面型材壁厚发生减薄的包容性并非一致,在实际生产中应尽量选择垂直弯曲角度较小的生产方案,以便减少矩形截面型材的减薄量,该图像对于实际生产有着积极的指导意义。
梁晓波[8](2019)在《双向梯形夹芯板曲面塑性成形的可行性及多点成形实验研究》文中指出近些年,夹芯板以其优良的综合性能和灵活的结构设计成为先进工程材料领域的研究热点。因其具备轻质、高比强度、高比刚度、抗冲击等优异的结构性能以及隔热隔音、减振、电磁屏蔽等多功能特性,已被广泛应用于航天航空、汽车工程、高速列车、船舶以及建筑等领域。随着制造业对产品外形多样化的要求不断提高,对夹芯板曲面的需求也愈加迫切。目前,夹芯板曲面多为胶结固化法制备的复合夹芯板曲面,其生产成本高,力学性能和使用寿命受胶粘剂的制约。而传统全金属夹芯板具有典型的难成形特点,成形过程中容易发生面板起皱、断裂以及夹芯剪切破坏等失效形式,导致其应用多限于平面结构形式,严重限制了夹芯板的应用潜力。因此,探究利用传统塑性成形方法实现曲面成形的夹芯板具有重要意义。双向梯形夹芯板是一种新型夹芯结构的焊接金属夹芯板,其夹芯结构为面内两个垂直方向上交错排列的梯形凸凹波纹,克服了传统轻质夹芯如点阵夹芯剪切强度低导致弯曲时容易剪切失效的缺点,同时灵活的几何结构增加了夹芯板针对成形性能的可设计性。目前鲜有关于金属夹芯板直接曲面成形的研究成果,亟需开展探索性的研究。本文采用数值模拟、理论分析和实验测量相结合的方法,对双向梯形夹芯板曲面成形过程中的变形特点、缺陷模式、可成形性、夹芯等效、成形精度、以及夹芯板几何参数影响进行了系统地研究。本文研究的主要内容和结果如下:1.建立双向梯形夹芯板多点对压成形曲面的有限元模型,对模型的网格敏感与质量放大系数进行分析,得到了既能真实反映实际成形结果又能提高运算效率的模型。在此基础上,利用有限元模拟的方法对双向梯形夹芯板曲面成形过程中的变形特点、缺陷模式以及成形质量进行研究。结果表明,变形主要集中在面板上,且面板焊接区域的变形明显小于非支撑区,夹芯的变形主要通过斜面与底面夹角改变实现,变形后大部分区域仍处于弹性变形范围内。该夹芯板曲面成形过程中的缺陷模式主要有面板折皱、局部凹陷、总体屈曲、局部直面效应以及夹芯侧壁屈曲。随着变形程度的减小,夹芯板成形缺陷逐渐消失,成形质量提高。2.从双向梯形夹芯板曲面成形缺陷的宏观与细观两个方面入手,对限制该夹芯板曲面成形的面板折皱、局部凹陷以及总体屈曲三种典型的缺陷模式进行了研究。利用数值模拟分析了缺陷在整个塑性成形过程中的萌生、发展及演化过程,并通过观察缺陷的细观几何特点,确定了各种缺陷萌生时的失稳形态。在此基础上建立了三种典型缺陷基于夹芯板材料参数与几何参数的理论预测模型,给出了夹芯板总体屈曲的临界曲率半径、面板折皱的临界曲率半径与临界应力以及面板局部凹陷的临界应力的理论解析方程。并利用有限元模拟以及实验方法验证了理论预测模型的可靠性。3.研究了双向梯形夹芯的几何参数对缺陷模式的影响,理论预测和数值模拟结果表明:塑性成形曲面过程中,夹芯胞元尺寸较小的薄夹芯板容易发生总体屈曲缺陷,而夹芯胞元较大的厚夹芯板容易发生面板屈曲缺陷;对于面板局部凹陷与面板折皱,当夹芯焊接平台长度与宽度接近时,面板局部凹陷为最先发生的缺陷,而当夹芯焊接平台长度与宽度相差较大时,面板折皱为最先发生的缺陷。分析了面板厚度、夹芯厚度、胞元特征尺寸以及成形方式对可成形性的影响,发现增大面板厚度、减小夹芯厚度以及减小胞元特征尺寸都能够不同程度提高夹芯板的可成形性;对于鞍面等负高斯曲面,夹芯焊接平台长宽比越大,夹芯板两种成形方式的可成形性差异越大。基于理论预测模型,发现夹芯焊接平台合理的长宽比可以提高夹芯板可成形性,而使面板折皱与局部凹陷的临界应力越接近的夹芯板可成形性越好。4.基于修正Hoff理论假设得出夹芯板刚度常数和弹性常数之间的关系,据此采用结合有限元的半解析法计算出双向梯形夹芯的等效弹性常数,该方法无需考虑夹芯的复杂结构。分析了双向梯形夹芯板柱面成形时面板与夹芯的内力分布及应力中性层变化,在此基础上推导了夹芯板成形的回弹计算模型。与数值模拟结果对比表明,模型能够准确、快速地计算夹芯板面板切向应力与横截面弯矩。通过与多点成形实验结果的误差分析验证了回弹计算的精确性。5.根据上述研究得到双向梯形夹芯板曲面的极限成形范围,在可成形范围内对夹芯板成形了三种类型的曲面实验件,发现实验件表面比较光滑,均未出现成形缺陷,验证了多点对压方法成形夹芯板曲面的可行性。利用三维激光扫描仪获得实验件的形状点云,进行厚度与形状误差分析,结果表明,不同成形半径的实验件厚度均发生了减薄,且成形半径较小的实验件减薄量较大,塑性成形方法在成形胞元较小的薄夹芯板曲面时具有较高的成形精度以及稳定性,在成形较厚的夹芯板曲面时也能获得不错的成形精度。塑性成形可作为一种经济、高效的夹芯板曲面加工方法。
蒋晨昆[9](2019)在《激光冲击液体微成形数值模拟及实验研究》文中指出近年来,激光冲击微成形技术已经成为了微成形领域的一个研究热点。本文研究了一种激光冲击液体微成形的新工艺,以激光作为冲击源、液体作为传力介质,适用于成形具有大面积阵列微特征的金属箔板。论文通过数值模拟探索了工艺可行性与成形机理,并在数值模拟的基础上进行了工艺参数优化,为下一步的实验研究提供指导,主要研究工作与成果如下:首先,介绍了激光冲击液体微成形工艺的原理,描述了激光与物质相互作用机理及材料在高应变率下的动态响应,推导了激光功率密度的数学模型和考虑时空分布特性的激光诱导冲击波压力模型,讨论了流固耦合分析中流体介质与结构的运动方程,介绍了非线性流固耦合分析中的任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法等问题,为激光冲击液体微成形的数值模拟研究奠定了理论基础。其次,使用HyperMesh/LS-DYNA软件进行了激光冲击液体微成形工艺的数值模拟研究:针对大面积方形凹坑阵列微特征模具,考虑流固耦合作用建立了三维有限元模型,通过离散受冲击区域的方法实现了时空变化的激光光源模型的加载,采用ALE算法实现流固耦合计算,数值模拟结果表明该方法成形大面积阵列微特征是可行的且成形效果良好,数值模拟与实验结果基本一致,模型准确性较高;研究了工件的动态成形过程,发现整个成形过程可以分为四个主要阶段且液体介质的持续作用可以有效抑制过程中工件的回弹,提高工件的成形质量;通过分析液体介质不同位置的节点速度,证实了液体传力介质具有延长压力作用时间及均衡冲击波压力的作用,保证了工件的成形精度,特别适合大面积阵列微特征的成形;分析了成形过程中工件的塑性应变分布情况,揭示了工件上应变分布的规律,发现微模腔入口处的应变梯度最明显,而成形结束前凹坑特征底部区域应变也比较大;探讨了不同参数对微成形性能的影响规律,结果表明凹坑特征底部平底区域宽度随着激光能量的增加而增加,随着工件厚度与液室高度的增加而减小,而光斑直径的变化主要影响了阵列特征成形效果的一致性,通过模拟得到合理的工艺参数,为指导优化与实验中的参数选择与取值提供了依据。接着,以数值模拟为驱动,利用中心复合实验设计方法(CCD)对激光冲击液体微成形工艺进行实验设计,使用响应曲面方法(RSM)建立了光斑直径、激光能量、液室高度以及橡胶层厚度与成形质量响应之间的数学模型,使用方差分析法对模型进行了合适性检查;讨论了不同工艺参数对成形质量的交互式影响趋势,并在此基础上通过响应曲面方法,使用两种优化准则对工艺参数进行了多目标优化;对最优工艺参数结果进行了验证,证明数值模拟驱动的工艺参数多目标优化是一种可靠有效的方法。最后,针对大面积方形凹坑阵列微特征模具,通过实验研究了激光冲击液体微成形工艺的可行性,讨论了不同工艺参数对成形精度的影响,通过VHX-1000C超景深三维显微镜观测成形件的二维、三维形貌及成形深度。实验结果发现:激光能量越大,工件厚度越薄,橡胶层厚度越薄,成形工件上凹坑特征平底区域宽度值越大,成形精度越高;成形工件上外侧凹坑特征与内侧凹坑特征的成形深度与平底区域宽度值相差在5%之内,成形效果一致性较高,验证了使用液体作为传力介质的均压效果,证明了激光冲击液体微成形工艺在成形大面积阵列微特征时的优越性。本文针对激光冲击液体微成形这一新工艺方法,使用数值模拟为实验研究奠定理论基础并指导工艺参数选择,这种思想与方法值得借鉴。
刘菲[10](2019)在《大面积阵列微特征激光冲击液体柔性微成形研究》文中指出针对激光冲击微成形的不足,提出了一种新型的激光冲击液体柔性微成形工艺。该成形工艺以激光能量作为冲击源,液体作为传力介质,实现金属箔板的大面积阵列微特征的成形。本文结合实验研究和数值模拟对金属箔板的激光冲击液体柔性微成形展开了研究,主要研究内容及成果如下:首先,构建了激光冲击液体柔性微成形实验系统,基于大面积多槽阵列微特征模具和大面积圆顶状阵列微特征模具进行了微成形实验研究,研究了聚氨酯弹性体橡胶薄膜厚度、激光能量和工件厚度对T2紫铜箔板成形的影响规律,并对同一成形件中不同阵列微特征的成形效果进行了比较,同时对成形件的形貌和表面粗糙度的变化以及厚度减薄率和截面纳米硬度的分布进行了分析。研究发现:利用该工艺成形大面积阵列微特征是可行的,且在合理的工艺参数下可获得良好的成形效果;随着激光能量的增加和工件厚度的减小,工件的成形效果越好,而成形微特征的减薄率会有所增加,但是工件均未破裂失效,呈现出较高的成形性能;通过对比同一成形件中不同阵列微特征的成形效果,分析发现各微特征具有较为一致的轮廓形状和尺寸精度,反映了该工艺采用液体作为传力介质可使作用在工件上的冲击载荷分布比较均匀,对大面积阵列微特征具有良好的成形加工能力,同时该工艺使用水作为柔性传力介质可有效保护工件表面免受热烧蚀和损坏,可获得具有较高成形质量的成形件。然后,采用HyperMesh/LS-DYNA软件进行了激光冲击液体柔性微成形数值模拟研究:针对大面积多槽阵列微特征模具,建立了激光冲击液体柔性微成形的有限元模型,为工件材料、聚氨酯橡胶材料和流体材料选择了合适的本构模型,并通过离散加载区域的方法实现了时空变化的激光冲击波压力的加载,数值模拟与实验结果达到了较高的一致性,模型准确性较高。(1)探究了箔板的动态成形过程,主要包括初始弯曲阶段、拉深成形阶段、碰撞反弹阶段、恢复阶段和成形结束阶段五个阶段;(2)对冲击波在液体中的传播过程进行了研究,结果表明该工艺利用水作为传力介质可有效延长冲击载荷作用在工件上的时间,冲击载荷对工件成形区域加载时间的延长在一定程度上可抑制局部反弹变形对成形质量所产生的不利影响;(3)通过对比液体上下表面的压力分布情况,揭示了水作为传力介质可起到均化压力的效果,使作用在工件上的冲击载荷分布较为均匀,通过该工艺成形所得的槽形阵列微特征的轮廓形状和平底区域宽度均较为一致,可获得具有较好成形效果的成形件;(4)模拟揭示了激光能量和箔板厚度对工件成形效果和厚度减薄率的影响规律,其整体变化趋势与实验结果基本一致;(5)模拟研究了成形微特征的应变分布情况,分析发现成形微特征大部分区域轴向和径向上分别呈现压缩应变和拉伸应变分布,较明显的应变均出现在模具型腔入口处,揭示了成形微特征上应变分布的规律。本文提出的激光冲击液体柔性微成形工艺是一种新型的金属箔板高速微成形方法,为大面积复杂微特征零件的制造提供了一种有效的工艺方法。本文开展的实验和数值模拟研究为揭示高应变率激光冲击液体柔性加载金属箔板动态微成形的机理与规律奠定了基础,并对激光冲击液体柔性微成形工艺在未来的实际工业应用具有一定的指导作用。
二、板料成形数值模拟的有限元模型及应用Ⅰ——二维截面和三维实体单元(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、板料成形数值模拟的有限元模型及应用Ⅰ——二维截面和三维实体单元(论文提纲范文)
(1)基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制研究(论文提纲范文)
指导教师对博士论文的评阅意见 |
指导小组对博士论文的评阅意见 |
答辩决议书 |
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 研究背景 |
1.3 三维曲面柔性成形技术的研究现状 |
1.3.1 多点成形 |
1.3.2 柔性拉伸成形 |
1.3.3 单点渐进成形 |
1.4 采用辊状工具的三维曲面柔性成形技术研究现状 |
1.4.1 柔性辊压成形 |
1.4.2 柔性卷板成形 |
1.4.3 柔性轧制 |
1.5 采用辊状工具的三维曲面柔性成形技术数值模拟的现状 |
1.6 选题意义及主要研究内容 |
1.6.1 选题意义 |
1.6.2 主要研究内容 |
1.7 小结 |
第二章 基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制基础研究 |
2.1 引言 |
2.2 基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制方法的提出 |
2.3 基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制方法 |
2.3.1 基本概念 |
2.3.2 成形原理 |
2.3.3 过程分析 |
2.4 曲面轧制特征的几何描述 |
2.5 过程控制方法 |
2.6 轧辊关键参数选取方案与成形特点 |
2.6.1 轧辊中截面直径的确定 |
2.6.2 装置结构设计与成形特点 |
2.7 小结 |
第三章 基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制过程有限元建模 |
3.1 引言 |
3.2 有限元建模所涉及的关键工艺参数 |
3.3 有限元软件的控制方程 |
3.4 有限元软件设置 |
3.4.1 沙漏控制 |
3.4.2 网格细化 |
3.4.3 材料模型与接触摩擦条件 |
3.5 加载条件和边界条件的施加 |
3.5.1 位移载荷 |
3.5.2 旋转载荷 |
3.5.3 对称约束 |
3.6 工艺参数设计 |
3.6.1 不均匀辊缝的影响变量及设计 |
3.6.2 数值模拟结果 |
3.6.3 试验验证 |
3.7 小结 |
第四章 基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制过程力学分析 |
4.1 引言 |
4.2 变形特征的力学描述 |
4.3 主要工艺参数对成形件应力应变场的影响 |
4.3.1 最大减薄量 |
4.3.2 轧辊轴向半径 |
4.3.3 纵向弯曲的力学特点 |
4.4 板料初始尺寸与结果变量之间的对应关系 |
4.4.1 板料初始厚度不同 |
4.4.2 等长宽比且初始宽度不同 |
4.5 成形力及其影响因素分析 |
4.6 小结 |
第五章 基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制变形分析与工艺研究 |
5.1 引言 |
5.2 关联工艺参数对成形件的纵向变形的影响 |
5.2.1 最大压下率和板厚 |
5.2.2 轧辊轴向半径和板宽 |
5.3 成形误差的产生及其影响因素 |
5.3.1 压下量对成形误差的影响 |
5.3.2 板厚对成形误差的影响 |
5.4 变形分析与工艺参数设计 |
5.5 鞍形件成形工艺研究 |
5.5.1 成形过程的应力应变分析 |
5.5.2 板形控制 |
5.6 小结 |
第六章 基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制试验研究 |
6.1 引言 |
6.2 曲面精度研究 |
6.2.1 影响因素分析 |
6.2.2 成形件均匀性分析 |
6.2.3 轧辊轴向半径差不同时成形件的曲面精度 |
6.3 柔性成形特点的验证 |
6.3.1 最大减薄量对成形件纵向变形的影响 |
6.3.2 轧辊轴向半径对成形件纵向变形的影响 |
6.4 不同尺寸和型面的试验结果 |
6.4.1 决定成形件型面类型的直接因素 |
6.4.2 不同尺寸的试件 |
6.5 小结 |
第七章 结论与展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的学术论文及主要成果 |
致谢 |
(2)车门外板冲压成形仿真分析和工艺参数优化方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 汽车覆盖件制造技术概述 |
1.2.1 汽车覆盖件及其冲压加工概述 |
1.2.2 车身覆盖件冲压成形特点 |
1.2.3 冲压仿真技术在汽车覆盖件设计制造中的应用 |
1.3 国内外冲压成形仿真研究现状 |
1.3.1 国外冲压成形仿真研究现状 |
1.3.2 国内冲压成形仿真研究现状 |
1.4 本文主要研究内容 |
1.5 课题来源及研究意义 |
1.5.1 课题来源 |
1.5.2 研究意义 |
1.6 本章小结 |
第2章 汽车覆盖件冲压成形质量影响因素及主要缺陷 |
2.1 汽车覆盖件冲压质量要求 |
2.2 影响覆盖件冲压成形质量的主要因素 |
2.2.1 材料性能对成形质量的影响 |
2.2.2 工艺参数对冲压成形质量的影响 |
2.3 覆盖件冲压成形主要缺陷 |
2.4 本章小结 |
第3章 车门外板件拉延工序数值模拟仿真 |
3.1 板料冲压成形数值模拟理论基础 |
3.1.1 单元类型 |
3.1.2 屈服准则 |
3.1.3 有限元算法 |
3.2 有限元仿真软件AutoForm简介 |
3.3 车门外板件零件结构特征 |
3.4 成形工具、条件及工艺补充设计 |
3.4.1 零件导入 |
3.4.2 网格划分 |
3.4.3 冲压方向 |
3.4.4 材料特性 |
3.4.5 压料面设置 |
3.4.6 工艺补充 |
3.4.7 坯料设置 |
3.5 拉延设置 |
3.6 本章小结 |
第4章 车门外板拉延成形性质量分析 |
4.1 引言 |
4.2 冲压仿真结果分析 |
4.2.1 最大起皱的评判 |
4.2.2 最大变薄率 |
4.3 首次模拟结果及分析 |
4.4 有限元仿真中工艺参数的设置对冲压成形工件表面质量影响的研究 |
4.4.1 模具间隙对冲压成形工件表面质量的影响仿真研究 |
4.4.2 压边力对冲压成形工件表面质量的影响仿真研究 |
4.4.3 摩擦系数对冲压成形工件表面质量的影响仿真研究 |
4.5 有限元仿真中拉延筋对冲压成形工件表面质量影响的研究 |
4.5.1 拉延筋的类型 |
4.5.2 拉延筋的设计 |
4.6 本章小结 |
第5章 基于正交试验的车门外板冲压成形工艺参数优化 |
5.1 引言 |
5.2 正交实验设计简介 |
5.3 正交实验设计方案及试验 |
5.4 试验结果的计算与分析 |
5.5 成形实验验证 |
5.6 本章小结 |
第6章 总结及展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(3)微辊弯成形工艺的有限元模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 微辊弯成形工艺的研究现状 |
1.3 微成形尺度效应的研究现状 |
1.4 晶体塑性研究现状 |
1.5 本文研究内容及意义 |
第二章 微辊弯成形塑性理论和基础实验研究 |
2.1 SUS316L不锈钢材料性能研究 |
2.2 单向拉伸基础试验 |
2.2.1 试验试件设计 |
2.2.2 单向拉伸试验 |
2.2.3 拉伸试验有限元仿真 |
2.3 平面应变拉伸试验 |
2.3.1 平面应变试验试件 |
2.3.2 平面应变试验 |
2.3.3 平面应变试验有限元仿真 |
2.4 屈服准则理论基础 |
2.4.1 板料成形各向异性屈服准则 |
2.4.2 Hill48 屈服准则 |
2.4.3 Hill48 屈服准则参数求解 |
2.5 微弯曲试验 |
2.5.1 微弯曲试验试件 |
2.5.2 微弯曲试验过程和结果 |
2.5.3 微弯曲试验有限元仿真 |
2.6 本章小结 |
第三章 微辊弯成形试验及有限元模拟 |
3.1 引言 |
3.2 微辊弯成形工艺设计 |
3.3 微辊弯成形工艺试验预研 |
3.4 基于有限元模拟的工艺参数优化 |
3.4.1 有限元模型的建立 |
3.4.2 参数优化及试验验证 |
3.5 微辊弯成形仿真和试验结果分析 |
3.5.1 应力应变分析 |
3.5.2 板料成形截面回弹分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 晶体塑性理论及有限元模拟 |
4.1 引言 |
4.2 晶体塑性理论 |
4.3 晶体学基础 |
4.3.1 晶体结构 |
4.3.2 晶体取向表示方法 |
4.4 晶体塑性变形行为 |
4.5 晶体塑性本构模型 |
4.6 晶体塑性有限元模型 |
4.6.1 基于Voronoi图的多晶体有限元建模 |
4.6.2 UMAT子程序 |
4.6.3 晶体塑性有限元模拟 |
4.7 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 主要结论 |
5.2 研究展望 |
参考文献 |
在学期间的研究成果 |
致谢 |
(4)型材辊轮式模具头体多点拉弯成形技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 前言 |
1.2 拉弯工艺研究现状 |
1.2.1 拉弯成形工艺 |
1.2.2 拉弯成形的加载方式 |
1.2.3 拉弯成形工艺的成形质量问题 |
1.2.4 拉弯成形国内外研究现状 |
1.3 多点成形工艺及研究现状 |
1.3.1 多点成形原理 |
1.3.2 多点成形的国内外研究现状 |
1.4 选题意义及主要研究内容 |
1.4.1 选题意义 |
1.4.2 研究内容 |
第2章 辊轮式模具头体多点拉弯成形工艺基本理论与有限元模型 |
2.1 引言 |
2.2 辊轮式模具头体多点拉弯工艺 |
2.3 辊轮式模具头体多点拉弯设备 |
2.4 辊轮式模具头体多点拉弯的有限元模拟 |
2.4.1 有限元软件及算法选择 |
2.4.2 材料模型 |
2.4.3 有限元模型的建立 |
2.4.4 网格的划分及单元类型的选择 |
2.4.5 接触与摩擦 |
2.4.6 边界条件 |
2.5 本章小结 |
第3章 辊轮式模具头体多点拉弯中局部变形和局部应力分析 |
3.1 引言 |
3.2 辊轮式模具头体多点拉弯中局部变形特征 |
3.2.1 辊轮式模具头体离散模具导致的局部变形 |
3.2.2 辊轮式模具头体离散模具导致的局部应力 |
3.3 局部变形及影响因素分析 |
3.3.1 分布特征 |
3.3.2 型材厚度对局部变形产生的影响 |
3.4 本章小结 |
第4章 辊轮式模具头体多点拉弯模具头体对成形产生的影响 |
4.1 引言 |
4.2 模具头体形状对成形制件的影响 |
4.2.1 对应力分布的影响 |
4.2.2 对应变分布的影响 |
4.2.3 对成形质量的影响 |
4.3 模具头体型面对成形制件的影响 |
4.3.1 对应力分布产生的影响 |
4.3.2 对应变分布产生的影响 |
4.3.3 对成形质量的影响 |
4.4 试验验证 |
4.5 本章小结 |
第5章 基于不同加工参数的正交试验分析 |
5.1 引言 |
5.2 正交试验的介绍 |
5.3 不同工艺参数的正交试验 |
5.3.1 正交试验的设计的指标确定 |
5.3.2 试验因素和水平的确定 |
5.3.3 正交实验方案的拟定及结果 |
5.4 正交试验结果与分析 |
5.4.1 极差计算 |
5.4.2 确定试验因素影响成形精度主次顺序 |
5.4.3 确定最优因素组合 |
5.5 辊轮式模具头体多点拉弯实验验证 |
5.6 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
参考文献 |
作者简介及攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
致谢 |
(5)新型声障板设计分析与胀形工艺研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 声障板结构减振降噪原理及应用 |
1.2.1 声障板结构 |
1.2.2 声障板减振降噪原理 |
1.2.3 声障板的应用 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 国内外实验研究现状 |
1.3.2 国内外数值研究现状 |
1.4 本文的主要研究内容 |
第2章 胀形工艺理论与声障板成形模拟研究 |
2.1 引言 |
2.2 胀形工艺理论 |
2.2.1 局部胀形工艺及特点 |
2.2.2 胀形极限理论 |
2.3 薄板弹塑性力学理论 |
2.4 声障板数值模拟成形理论 |
2.4.1 关键知识点 |
2.4.2 声障板有限元模型 |
2.4.3 粘聚力模型 |
2.4.4 Cohesive单元 |
2.5 本章小结 |
第3章 阵列凹坑声障板结构设计与声学分析研究 |
3.1 引言 |
3.2 隔声相关理论 |
3.2.1 隔声原理 |
3.2.2 隔声性能评价标准 |
3.3 声障板与普通钢板隔声性能对比分析 |
3.3.1 隔声测试原理及方法 |
3.3.2 隔声仿真模拟 |
3.4 声障板阵列凹坑结构设计 |
3.4.1 阵列成形结构提出 |
3.4.2 单元结构设计及排布 |
3.5 不同阵列凹坑结构下室内声场扩散研究 |
3.5.1 阵列凹坑结构对室内声场分布均匀度影响 |
3.5.2 阵列凹坑结构对隔声效果的影响 |
3.6 本章小结 |
第4章 声障板力学计算基础理论方法及建模研究 |
4.1 引言 |
4.2 声障板界面力学特性 |
4.2.1 混合粘聚力模型 |
4.2.2 混合粘聚力模型损伤准则 |
4.3 声障板有限元单元类型及连接方式模拟研究 |
4.3.1 板材单元类型及算法 |
4.3.2 粘聚力单元建模方法 |
4.3.3 三点弯曲实验分析 |
4.4 声障板树脂层力学性能的分析研究 |
4.4.1 法向黏结强度的研究 |
4.4.2 T剥离实验隐式分析与显式分析差异 |
4.4.3 剪切性能研究 |
4.5 本章小结 |
第5章 声障板阵列凹坑结构成形工艺研究 |
5.1 引言 |
5.2 声障板胀形拉延筋设计及分析 |
5.2.1 拉延筋结构设计及优化排布 |
5.2.2 拉延筋尺寸设计及数值分析 |
5.3 声障板胀形新型成形工艺设计 |
5.4 拉延筋工艺质量分析 |
5.4.1 拉延筋压边尺寸设计 |
5.4.2 拉延筋压边力分析 |
5.4.3 拉延筋成形深度质量分析 |
5.4.4 摩擦系数对成形影响研究分析 |
5.5 声障板凹坑设计及参数优化 |
5.5.1 声障板胀形凹坑参数设计 |
5.5.2 声障板胀形凹坑参数优化 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
致谢 |
(6)不锈钢曲面多点成形回弹控制的数值模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 板料冲压成形回弹研究现状 |
1.2.1 回弹预测研究 |
1.2.2 回弹补偿方法研究 |
1.3 不锈钢板料特点 |
1.4 多点成形回弹研究现状 |
1.5 目前研究存在的问题 |
1.6 选题意义及主要研究内容 |
第2章 多点对压成形回弹补偿算法研究 |
2.1 引言 |
2.2 回弹补偿的一步法和迭代法 |
2.2.1 一步法 |
2.2.2 迭代法 |
2.2.3 曲面节点信息的获取 |
2.3 回弹补偿算法中的方向和距离 |
2.3.1 传统模面修正补偿算法 |
2.3.2 基于Lagrange插值的变量补偿因子 |
2.3.3 实例计算 |
2.4 单元综合补偿法 |
2.4.1 单曲率零件模面修正方法 |
2.4.2 双曲率零件模面修正方法 |
2.5 多点模具的模面调整 |
2.6 本章小结 |
第3章 不锈钢板料多点对压成形回弹模拟研究 |
3.1 引言 |
3.2 多点对压成形有限元模型建立 |
3.2.1 材料模型 |
3.2.2 多点对压成形有限元模型 |
3.2.3 接触和边界条件设置 |
3.2.4 回弹模拟 |
3.3 不锈钢多点对压成形回弹影响因素分析 |
3.3.1 曲率半径和板厚 |
3.3.2 不锈钢材料 |
3.3.3 弹性垫 |
3.4 多点对压成形回弹补偿 |
3.4.1 单曲率曲面件回弹补偿 |
3.4.2 双曲率曲面件回弹补偿 |
3.4.3 补偿精度影响因素分析 |
3.4.4 不锈钢多点对压成形回弹补偿存在的问题 |
3.5 本章小结 |
第4章 不锈钢板料多点拉形回弹模拟研究 |
4.1 引言 |
4.2 不锈钢多点拉形特点 |
4.3 多点拉形数值模拟 |
4.3.1 多点拉形有限元模型 |
4.3.2 成形质量分析 |
4.3.3 预拉量对回弹的影响 |
4.4 多点拉形回弹补偿 |
4.4.1 多点拉形回弹补偿算法 |
4.4.2 多点拉形回弹补偿 |
4.5 本章小结 |
第5章 不锈钢板料多点拉压成形回弹模拟研究 |
5.1 引言 |
5.2 不锈钢多点拉压成形特点 |
5.3 多点拉压成形数值模拟 |
5.3.1 多点拉压成形有限元模型 |
5.3.2 成形质量分析 |
5.4 多点拉压成形回弹补偿 |
5.5 不同成形方法的对比 |
5.6 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间的研究成果 |
致谢 |
(7)型材多点模具拉弯制件减薄率影响因素研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 拉弯工艺的介绍及研究现状 |
1.2.1 传统拉弯机的分类 |
1.2.2 拉弯成形的加载方式 |
1.2.3 拉弯成形的主要质量问题 |
1.2.4 拉弯成形工艺国内外研究现状 |
1.3 多点成形原理及研究现状 |
1.3.1 多点成形原理及特点简述 |
1.3.2 多点成形的国内外研究现状 |
1.4 选题意义与主要研究内容 |
1.4.1 选题意义 |
1.4.2 本文主要研究内容 |
1.4.3 本文的结构安排 |
第2章 三维多点拉弯工艺及有限元模型的建立 |
2.1 引言 |
2.2 三维多点拉弯工艺 |
2.3 塑性成形有限元模拟技术概述 |
2.4 有限元模型的建立 |
2.4.1 有限元模型算法的选择 |
2.4.2 弹塑性有限元分析本构关系 |
2.4.3 矩形型材的材料参数 |
2.4.4 单元类型的选择及网格的划分 |
2.4.5 接触与摩擦 |
2.4.6 边界条件 |
2.5 本章小结 |
第3章 型材三维多点拉弯制件减薄率影响因素研究 |
3.1 引言 |
3.2 型材减薄的定义 |
3.3 模拟结果分析 |
3.3.1 模具单元体数量对减薄率的影响 |
3.3.2 摩擦系数对减薄率的影响 |
3.3.3 补拉伸量对减薄率的影响 |
3.3.4 预拉伸量对减薄率的影响 |
3.4 实验验证 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于不同加工参数的正交试验设计及试验结果分析 |
4.1 引言 |
4.2 正交试验的介绍 |
4.3 设计正交试验 |
4.3.1 考察指标的确定 |
4.3.2 试验因素和水平的确定 |
4.3.3 试验方案的拟定及结果 |
4.4 正交试验设计的结果分析 |
4.4.1 正交试验结果的极差分析 |
4.4.2 各工艺参数对不同加工阶段型材减薄的影响 |
4.4.3 最优因素水平组合的确定及验证 |
4.5 三维多点拉弯实验验证 |
4.6 本章小结 |
第5章 型材多点拉弯制件的减薄率预测 |
5.1 引言 |
5.2 减薄率随型材弯曲角度的变化规律 |
5.2.1 矩形截面平均减薄率数值模拟结果 |
5.2.2 矩形截面平均减薄率试验结果 |
5.3 机器学习确定三维多点拉弯工艺的工程极限 |
5.3.1 支持向量回归简介 |
5.3.2 SVM算法概述 |
5.3.3 SVR算法简介 |
5.4 型材三维拉弯工艺的工程极限概念 |
5.4.1 型材三维拉弯减薄率支持向量机预测模型构建 |
5.4.2 矩形截面型材的工程极限图 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
参考文献 |
作者简介及科研成果 |
致谢 |
(8)双向梯形夹芯板曲面塑性成形的可行性及多点成形实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 夹芯板的概述 |
1.2.1 夹芯板的特点 |
1.2.2 夹芯板的种类 |
1.2.3 夹芯板的应用 |
1.3 夹芯板研究现状 |
1.3.1 夹芯板力学性能的研究 |
1.3.2 夹芯等效问题的研究 |
1.3.3 夹芯板弯曲理论的研究 |
1.3.4 夹芯板曲面成形的研究 |
1.4 选题意义及主要的研究内容 |
1.4.1 选题意义 |
1.4.2 主要研究内容 |
1.5 小结 |
第2章 双向梯形夹芯板曲面成形有限元模型及数值分析 |
2.1 引言 |
2.2 双向梯形夹芯板 |
2.3 用于夹芯板多点对压成形分析的有限元模型 |
2.3.1 有限元模型的建立 |
2.3.2 网格密度与质量放大系数的选取 |
2.4 夹芯板柱面多点对压成形数值分析 |
2.4.1 有限元模型 |
2.4.2 夹芯板的变形与应力 |
2.4.3 夹芯板的厚度变化 |
2.4.4 夹芯板的成形缺陷及成形质量 |
2.5 夹芯板双曲率曲面对压成形数值分析 |
2.5.1 有限元模型 |
2.5.2 夹芯板的变形与应力 |
2.5.3 夹芯板的成形缺陷及成形质量 |
2.6 小结 |
第3章 双向梯形夹芯板成形的典型缺陷及机理研究 |
3.1 引言 |
3.2 材料模型 |
3.3 总体屈曲缺陷 |
3.3.1 总体屈曲的产生过程及几何特点 |
3.3.2 总体屈曲理论模型的建立 |
3.4 面板折皱缺陷 |
3.4.1 面板折皱的产生过程及几何特点 |
3.4.2 面板折皱理论模型的建立 |
3.5 面板局部凹陷缺陷 |
3.5.1 面板局部凹陷的产生过程及几何特点 |
3.5.2 面板局部凹陷理论模型的建立 |
3.6 数值模拟与实验验证 |
3.7 小结 |
第4章 双向梯形夹芯板的可成形性研究 |
4.1 引言 |
4.2 夹芯板几何参数对柱面成形的影响 |
4.2.1 面板厚度的影响 |
4.2.2 夹芯厚度的影响 |
4.2.3 夹芯层方向的影响 |
4.3 夹芯板几何参数对双曲率曲面成形的影响 |
4.3.1 曲面形状对缺陷的影响 |
4.3.2 夹芯胞元的几何参数对缺陷模式的影响 |
4.3.3 面板和夹芯的几何参数对可成形性的影响 |
4.4 小结 |
第5章 双向梯形夹芯板的回弹分析 |
5.1 引言 |
5.2 夹芯板基于修正Hoff理论的弹性弯曲 |
5.2.1 夹芯板弯曲变形的位移 |
5.2.2 夹芯板的弯曲应力 |
5.3 夹芯的弹性常数等效 |
5.3.1 等效分析的理论基础 |
5.3.2 有限元方法计算等效弹性常数 |
5.4 夹芯板回弹分析模型 |
5.4.1 横截面应力计算 |
5.4.2 加载与卸载应力中性层计算 |
5.4.3 加载弯矩与回弹计算 |
5.5 数值模拟与实验验证 |
5.6 小结 |
第6章 双向梯形夹芯板的成形实验及测量结果 |
6.1 引言 |
6.2 多点对压成形实验 |
6.2.1 实验设备简介 |
6.2.2 夹芯板曲面成形实验 |
6.3 夹芯板实验件的曲面数据测量 |
6.3.1 测量设备 |
6.3.2 测量过程与点云数据处理 |
6.4 柱面实验件可成形性及成形误差分析 |
6.4.1 可成形性分析 |
6.4.2 成形误差分析 |
6.4.3 成形件厚度分布 |
6.5 双曲率曲面实验件可成形性及成形误差分析 |
6.5.1 可成形性分析 |
6.5.2 成形误差分析 |
6.6 小结 |
第7章 结论 |
参考文献 |
攻读博士期间发表学术论文及主要成果 |
致谢 |
(9)激光冲击液体微成形数值模拟及实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 激光冲击成形国内外现状研究 |
1.2.1 激光冲击微成形国内外现状研究 |
1.2.2 激光冲击柔性微成形国内外现状研究 |
1.2.3 高速冲击液体成形国内外现状研究 |
1.3 国内外现状评述及本课题的提出 |
1.4 本课题的主要内容与研究意义 |
1.4.1 主要研究内容 |
1.4.2 研究意义 |
1.5 课题来源 |
第二章 激光冲击液体微成形工艺的理论分析 |
2.1 激光冲击液体微成形工艺的原理 |
2.2 激光与物质的作用机理及冲击波压力模型 |
2.2.1 激光与物质的作用机理 |
2.2.2 激光诱导产生的冲击波压力模型 |
2.3 弹塑性材料在高应变率下的动态响应 |
2.3.1 高应变率作用下材料应变率的计算 |
2.3.2 高应变率作用下材料动态屈服强度计算 |
2.4 流体及结构的运动方程 |
2.4.1 流体运动方程 |
2.4.2 结构运动方程 |
2.5 流固耦合分析中ALE方法的应用及其控制方程 |
2.5.1 ALE方法在流固耦合问题中的应用 |
2.5.2 ALE方法的应用及控制方程 |
2.6 非线性流固耦合分析中的ALE有限元分步方法 |
2.6.1 ALE有限元分步法的基本方程及有限元数值离散方程 |
2.6.2 ALE有限元分步法的耦合系统方程 |
2.6.3 自由液体边界的运动条件处理 |
2.7 本章小结 |
第三章 激光冲击液体微成形工艺的数值模拟分析 |
3.1 软件平台选择与有限元分析技术路线 |
3.2 材料的本构模型 |
3.2.1 金属工件材料的本构模型 |
3.2.2 超弹性聚氨酯橡胶材料的本构模型 |
3.2.3 流体部件材料的本构模型 |
3.3 考虑时空变化效应的激光冲击波压力模型 |
3.4 流固耦合模型的建立 |
3.4.1 有限元模型 |
3.4.2 接触与边界条件的设定 |
3.4.3 流固耦合参数的设定 |
3.4.4 控制与求解参数的设定 |
3.5 有限元模拟结果的分析与讨论 |
3.5.1 有限元模型的验证 |
3.5.2 激光冲击液体微成形工艺的动态成形过程分析 |
3.5.3 激光冲击液体微成形工艺延长作用时间特性的分析 |
3.5.4 液体作为传力介质均压效果的分析 |
3.5.5 激光能量对成形效果的影响 |
3.5.6 工件厚度对成形效果的影响 |
3.5.7 液室高度对成形效果的影响 |
3.5.8 光斑直径对成形效果的影响 |
3.5.9 成形过程中的塑性应变分布分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 数值模拟驱动的激光冲击液体微成形工艺的多目标优化 |
4.1 实验设计以及优化方法 |
4.1.1 响应曲面方法简介 |
4.1.2 响应曲面方法的实验设计方法 |
4.1.3 响应曲面方法的数据处理与模型评价标准 |
4.2 数值模拟驱动的实验设计 |
4.3 数值模拟驱动的数学建模及方差分析 |
4.3.1 凹坑特征6 平底区域宽度W6 的数学建模与方差分析 |
4.3.2 凹坑特征6 成形深度D6 的数学建模与方差分析 |
4.3.3 凹坑特征1 成形深度D1 的数学建模与方差分析 |
4.3.4 凹坑特征6 与凹坑特征1 平底区域宽度比R的数学建模与方差分析 |
4.4 工艺参数对凹坑特征成形质量的影响 |
4.4.1 工艺参数对凹坑特征6 平底区域宽度W6 的影响 |
4.4.2 工艺参数对凹坑特征6 成形深度D6 的影响 |
4.4.3 工艺参数对凹坑特征1 成形深度D1 的影响 |
4.4.4 工艺参数对凹坑特征6 与凹坑特征1 平底区域宽度比R的影响 |
4.5 工艺参数数学模型准确性的验证 |
4.6 数值模拟驱动的最佳工艺参数多目标优化 |
4.6.1 优化准则及优化结果 |
4.6.2 优化结果的验证 |
4.7 本章小结 |
第五章 激光冲击液体微成形工艺的实验研究 |
5.1 实验设备与检测装置介绍 |
5.1.1 脉冲激光器介绍 |
5.1.2 实验光路设计与设备介绍 |
5.1.3 检测装置介绍 |
5.2 实验材料与准备 |
5.2.1 实验材料选择与样品制备 |
5.2.2 模具的设计与制造 |
5.3 实验设计 |
5.4 激光冲击液体微成形工艺实验结果与分析 |
5.4.1 工艺可行性分析 |
5.4.2 激光能量对成形效果的影响 |
5.4.3 工件厚度对成形效果的影响 |
5.4.4 橡胶层厚度对成形效果的影响 |
5.4.5 不同阵列微特征成形效果一致性分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结和展望 |
6.1 研究工作总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及专利 |
致谢 |
(10)大面积阵列微特征激光冲击液体柔性微成形研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 激光冲击微成形国内外研究现状 |
1.2.2 激光冲击软模间接动态微成形国内外研究现状 |
1.2.3 液体作为传力介质的高速成形国内外研究现状 |
1.3 国内外研究现状评述及本课题的提出 |
1.4 本论文的主要内容与研究意义 |
1.4.1 本论文的主要内容 |
1.4.2 本论文的研究意义 |
1.5 本论文的课题来源 |
第二章 大面积多槽阵列微特征的激光冲击液体柔性微成形的实验研究 |
2.1 实验准备 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 模具的设计与制造 |
2.2 激光冲击液体柔性微成形实验系统 |
2.2.1 实验装置 |
2.2.2 成形原理 |
2.2.3 实验参数与规划 |
2.3 实验检测设备与样品制备 |
2.4 实验结果与讨论 |
2.4.1 可行性分析及成形微特征的典型形貌 |
2.4.2 试样成形失败结果分析 |
2.4.3 聚氨酯橡胶薄膜厚度对成形的影响 |
2.4.4 激光能量和工件厚度对成形的影响 |
2.4.5 槽形阵列微特征成形效果一致性分析 |
2.4.6 表面粗糙度 |
2.4.7 厚度减薄率 |
2.5 本章小结 |
第三章 大面积圆顶状阵列微特征的激光冲击液体柔性微成形的实验研究 |
3.1 实验准备 |
3.1.1 实验材料 |
3.1.2 模具核心的设计与制造 |
3.2 实验系统与实验参数规划 |
3.3 实验检测设备 |
3.3.1 纳米压痕测试设备及方法 |
3.3.2 扫描电子显微镜 |
3.4 实验结果与讨论 |
3.4.1 成形微特征二维、三维及截面形貌 |
3.4.2 成形深度 |
3.4.3 激光能量对试样贴模性的影响 |
3.4.4 表面质量 |
3.4.5 厚度减薄率及截面形貌分析 |
3.4.6 截面硬度分布 |
3.5 本章小结 |
第四章 激光冲击液体柔性微成形数值模拟研究 |
4.1 有限元软件的选择与分析方法 |
4.2 基于时空变化的激光冲击波压力模型 |
4.3 材料的本构模型 |
4.3.1 金属工件材料的本构模型 |
4.3.2 聚氨酯弹性体橡胶材料的本构模型 |
4.3.3 流体部件的本构模型 |
4.4 有限元模型的建立 |
4.4.1 有限元模型网格划分与单元类型选取 |
4.4.2 接触设置及流固耦合作用的定义 |
4.5 数值模拟结果与分析 |
4.5.1 有限元模型的验证 |
4.5.2 成形过程 |
4.5.3 液体中冲击波的传播过程 |
4.5.4 激光能量和工件厚度对成形的影响 |
4.5.5 液体对压力均化效果的影响 |
4.5.6 厚度减薄率 |
4.5.7 应变分布 |
4.6 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 研究内容总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士期间发表的论文 |
四、板料成形数值模拟的有限元模型及应用Ⅰ——二维截面和三维实体单元(论文参考文献)
- [1]基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制研究[D]. 王欣桐. 吉林大学, 2021(01)
- [2]车门外板冲压成形仿真分析和工艺参数优化方法研究[D]. 张建成. 扬州大学, 2021(08)
- [3]微辊弯成形工艺的有限元模拟研究[D]. 贺伦坤. 北方工业大学, 2021(01)
- [4]型材辊轮式模具头体多点拉弯成形技术研究[D]. 韩笑. 吉林大学, 2021(01)
- [5]新型声障板设计分析与胀形工艺研究[D]. 杨旭. 燕山大学, 2021(01)
- [6]不锈钢曲面多点成形回弹控制的数值模拟研究[D]. 刘秀. 吉林大学, 2020(01)
- [7]型材多点模具拉弯制件减薄率影响因素研究[D]. 廖雁飞. 吉林大学, 2020(08)
- [8]双向梯形夹芯板曲面塑性成形的可行性及多点成形实验研究[D]. 梁晓波. 吉林大学, 2019(02)
- [9]激光冲击液体微成形数值模拟及实验研究[D]. 蒋晨昆. 江苏大学, 2019(02)
- [10]大面积阵列微特征激光冲击液体柔性微成形研究[D]. 刘菲. 江苏大学, 2019(02)