收藏本站
《吉林大学》 2004年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

一步模拟中冲压方向、单元模型及松驰因子算法研究

陆善彬  
【摘要】:板材冲压成形是一种非常重要的钣金零部件加工方法,在汽车、飞机、电器仪表等工业领域有着广泛的应用。目前,我国的汽车工业,大多数生产厂家在汽车覆盖件成形模具的设计制造中仍然采用传统的方法,工艺分析及模具设计主要依靠经验,制造模具需要反复调试,生产效率低,成本高,周期长,而且产品质量难以保证。本文结合国家自然科学基金重点项目“冲压成形与模具设计的基础理论、计算方法和关键技术”(19832020)初步研究了冲压方向优化问题以及深入研究了一步成形模拟方法中的几个关键问题: 首先,研究了在采用增量法和一步法模拟板材成形时所遇到的冲压方向优化问题,提出了平均法线法,采用了计算机图形学理论,实施了计算程序。 其次,介绍了在板材成形中直接预示最终工件坯料形状和应变分布的一种新的有限元方法,也就是一步成形模拟方法,它是一种基于全量理论的一种有限元逆算法,是近几年国际冲压成形领域的研究热点之一,其突出优点是计算效率高,既可以在初始设计阶段快速预示其成形性,也可以在车身结构分析中快速预示冲压件的厚度分布,建立更精确的整车模型,以获得更精确的整车的强度分析结果。在制造阶段,还可以快速预示坯料形状,是一个很有应用前景的方法。 一步模拟将板料成形过程简化为一个简单加载的变形过程,计算中可以只考虑初始状态和变形终了构形,而忽略中间状态和构形的变化。参照Euler构型,对板料终了构形建立虚功方程如下: (1) 其中 , 分别表示内力虚功和外力虚功; , 分别表示虚位移和虚应变,{f}是外力。在有限元数值计算过程中,上式往往不能严格满足,需要采用Newton-Raphson方法迭代求解。假定外力与内力的差值(残余力)为 ,则: (2) WP=63 为节点外力向量, 为节点内力向量,该有限元方程的Newton-Raphson迭代格式为: 式中, 为松驰因子, 为第 步迭代的切线刚度矩阵 但目前这方面的研究大部分采用三角形膜单元。虽然三角形单元有一定的优点,如单元模型简单等。但三角形膜单元是常应变单元,主要用于预示坯料形状,用于快速预示成形性及做结构CAE的预分析等计算,其精度很难满足要求,由此可见,单元的选择起了重要的作用以及和求解问题的精度和有效性相关。本文将四边形膜单元应用于一步成形模拟,修改了一步模拟的公式,编写了有限元程序。对L形件、某汽车前翼子板进行了实际模拟,使用四边形膜单元和三角形膜单元模拟得到的结果和增量法结果及实验进行了比较。 最后着重研究了一步成形模拟方法中松弛因子对收敛的稳定性和收敛效率的影响问题,一步成形模拟方法最终求解一个非线性方程组 ,对于一步成形模拟方法来说,很难给出一个总能保证普通的Newton-Raphson算法(式3)收敛的近似解u0。 (3) 带松弛因子的Newton-Raphson方法通过引入松弛因子 (式4)可以放松对初始解 的要求,但是困难在于如何选取松弛因子 。 (4) 一般通过以下的方法选取松弛因子,即先取 =1,由(式4)求出 ,若 ,则将 减半,重新计算,直到使 成立的 WP=64 。但这种方法太过简单,极有可能错过使 成立的 。本文提出了一种基于0.618法的松弛因子优化算法,并且设计编制了计算程序。通过球冠、L形件、行李箱盖外板、T形件四个算例,与一系列未经优化的固定松弛因子结果进行了比较,验证了此方法的有效性。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TG381

手机知网App
【相似文献】
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 温诗铸;朱东;;弹性流体动力润滑问题的直接迭代解[A];摩擦学第三届全国学术交流会论文集流体润滑部分(Ⅰ)[C];1982年
2 张伯艳;陈厚群;;LDDA动接触力的迭代算法[A];首届全国水工抗震防灾学术会议论文集[C];2006年
3 何凌;王建华;;某型机化铣零件成形工艺研究[A];探索 创新 交流(第4集)——第四届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2010年
4 戴世坤;;地球物理反演的视模型空间对比方法[A];1995年中国地球物理学会第十一届学术年会论文集[C];1995年
5 杨本立;;非线性方程组行处理法[A];数学·物理·力学·高新技术研究进展(一九九六·第六期)——中国数学力学物理学高新技术交叉研究会第6届学术研讨会论文集[C];1996年
6 常方飞;;光学层析技术中迭代重建算法的误差分析[A];第十七届十三省(市)光学学术年会暨“五省一市光学联合年会”论文集[C];2008年
7 刘锡成;王会群;李文峰;邢渊;;热挤压缩管成形技术机理研究及其在整体挂车车桥上的应用[A];河南省汽车工程学会第二届科研学术研讨会论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 本报记者 刘国旺;新能源发展急需配套支持[N];中国财经报;2009年
2 特约记者 邹蕊;草甘膦拖累中国 干旱困扰印度[N];农资导报;2010年
3 记者 邹雄 特约记者 刘伟;确保金属镁一体化项目早日开工[N];柴达木报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 庄蔚敏;工艺过程材料特性变化对车身结构件抗撞性影响研究[D];吉林大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陆善彬;一步模拟中冲压方向、单元模型及松驰因子算法研究[D];吉林大学;2004年
2 欧静;车身部件快速逆成形仿真软件中的若干关键算法研究[D];吉林大学;2008年
3 甘维银;车身结构件成形过程对其疲劳性能的影响研究[D];吉林大学;2006年
4 骆庆群;HAI 60-1-1铝黄铜止推轴承座精密成形研究[D];中北大学;2009年
5 肖磊;管件内高压单步成形和两步成形法数值仿真研究[D];山东大学;2009年
6 焦健;一步成形模拟中初始场预示、效率优化及弯曲修正的算法研究[D];吉林大学;2004年
7 王晶琦;基于Kmas/One-Step与UG的成形性分析软件开发[D];吉林大学;2007年
8 陈娓;非线性椭圆问题多解的计算与研究[D];湖南师范大学;2004年
9 朱薇;各向异性外问题的区域分解算法[D];南京师范大学;2004年
10 曾鹏;冲压成形历史对车身帽型结构件及整车碰撞性能的影响研究[D];上海交通大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026