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《大连理工大学》 2003年
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金属板材深冲成形过程的有限元模拟

陈磊  
【摘要】: 板金件由于轻质、互换性好、表面光洁度高、成本低而被广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。冲压成形是生产板金零件的一种主要手段。板材冲压成形中包含着非常复杂的物理现象,涉及力学中的三大非线性问题(材料、几何、边界)。传统冲压过程的模具设计是一个费时费力的“试错”过程。本文采用有限元法对板材冲压过程进行了模拟分析,希望对板金的模具设计起到一定的指导作用。 采用有限元软件MSC.Marc,基于更新拉格朗日法和静态隐式算法建立了有限元模型研究金属板材深冲成形过程。模拟中模具看作刚体,板材作为变形体。接触面间的摩擦约束采用库仑摩擦模型。研究得到以下结果: 1.采用各向同性的刚塑性材料模型,分析Zn-22Al合金板材U形超塑性深冲成形过程,得出了深冲过程板材中的应力、应变和摩擦分布,并对壁厚和模具受力进行了计算。 2.采用各向同性的弹塑性模型对大洋不锈钢公司的水槽深冲过程进行了模拟,分析了深冲过程的应力、应变和厚度分布,预测了易发生起皱的区域,并进行了实验验证。 3.采用各向异性的弹塑性模型对大连创新零部件制造公司的A型油底壳进行建模分析。由于模型中的元素类型、摩擦系数、强化模型、网格类型对板材成形模拟结果影响较大,因而对这几个参数对建模的影响进行了研究。采用截面分析法对油底壳壁厚变薄分布的实验结果与模拟结果进行比较,在MARC上得到了一个优化的有限元模型,即采用四节点壳单元、网格自适应技术、摩擦系数为0.1和等向强化模型。该模型为建模过程提供了一个更加精确的解决方法,并可减少过多的计算时间。采用此模型对该工件的初始设计进行了分析,找到其设计失败的原因。采用优化的有限元模型对大连创新零部件制造公司的B型油底壳进行了建模分析,优化了板材结构,并对其冲裂过程进行了模拟,得到了易发生冲裂的区域,并进行了实验验证。 4.采用平面应变模型对减振复合钢板U形冲压过程进行了数值模拟,研究了板材深冲过程中的错动缺陷。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TG386

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【引证文献】
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