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《燕山大学》 2006年
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弯曲回弹变分原理及其数值模拟研究

李文平  
【摘要】:冲压是金属板料主要的成形方法,而弯曲又是其中重要的成形工艺。板料成形后的回弹是很多冲压成形工艺特别是弯曲成形中常出现的缺陷。近年来,高强度薄钢板与铝合金薄板在汽车车身制造中得到大量应用,使回弹问题更加突出。回弹对产品的尺寸精度影响较大,必须在模具设计阶段加以补偿才能保证产品的尺寸精度。传统的方法主要是通过反复地修模、试模来修正和补偿回弹,花费大量的人力、物力和财力。如果在模具制造以前能准确预测出补偿量的大小,就可以大大缩短修模、试模的过程,从而降低模具制造的成本和周期。因此,如何找到一种可靠的预测回弹方法,提高冲压件成形精度,是金属板料冲压成形中的重要课题。 影响回弹的因素非常复杂,目前还没有其精确的理论表达式,国际上广泛采用有限元法对板料冲压过程进行数值模拟来预测回弹。板料成形的数值模拟是综合金属塑性加工工艺、有限元理论、CAD等多学科的一门交叉学科。其计算过程是包含几何非线性、材料非线性以及接触非线性的强非线性问题,一直是金属塑性成形数值模拟中的难点。回弹是在成形模拟后进行的,成形模拟中的累积误差使得要精确预测回弹更加困难。因此,目前对板料冲压成形的回弹预测还不准确,提高板料成形的数值模拟精度仍是回弹研究的热点和难点。 本文对板料成形数值模拟动力显式算法和时间积分法进行推导分析,得出进行板料成形回弹数值模拟采用动力显式/静力隐式综合算法最为合适。通过讨论vonMises各向同性屈服准则、Hill各向异性屈服准则及3参数Barlat各向异性屈服准则,分析了它们各自的特点。分析了常用的罚函数法接触算法和用于板料成形数值模拟的修正库仑摩擦模型。 本文从研究有限元法的理论基础—变分原理出发,根据回弹反耦联系统和反耦联方程的概念,推导了小变形回弹势能原理和广义回弹势能原理;进而又推导了小挠度直梁弯曲回弹势能原理和大挠度直梁弯曲回弹变分原理。建立了计算直梁弯曲回弹有限元法,编制了有限元程序。并应用编制的有限元程序计算简支梁弯曲回弹量,计算结果与现有公式和商用软件的计算结果、实验结果相对照,证明直梁弯曲回弹势能原理及其有限元法是正确的。另外,利用余能原理计算回弹时,仅需要成形的位移和应变,避免了由于材料模型不准确所带来的误差,所以对提高回弹计算精度较势能原理更有优势。因此,本文又推导了板材成形回弹余能原理,为进一步计算板料的复杂变形回弹奠定了理论基础。 本文分析了在ANSYS/LS-DYNA软件环境下,板料成形回弹模拟过程中的一些主要数值参数,如虚拟凸模速度、模具圆角处单元密度、板料单元大小和板壳单元厚度积分点数等对回弹预测精度的影响。通过大量的计算,并与实验结果对照,确立了进行有限元数值模拟时这些参数的选取范围。在此基础上,对确定U形件的回
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TG386.41

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前7条
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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8 王得刚;赵春雨;闻邦椿;;基于HyperMesh的车身模态分析[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
9 陕小平;刘广华;邹连阳;李一心;谢宏峰;张红军;;ANSYS在顶驱减速箱设计中的应用[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
10 邱晓刚;;汽车覆盖件成形过程数值模拟与优化技术研究[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张琛;光纤陀螺光路偏振特性及温度性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 白会娟;导电材料结构电磁热弹性多场行为的理论研究[D];兰州大学;2010年
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7 曾芳;大型滑履磨机结构分析及焊接工艺研究[D];武汉理工大学;2010年
8 周磊;电梯导轨弯曲变形校直理论模型、仿真与实验研究[D];浙江大学;2010年
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10 李妍;混凝土多孔砖墙体裂缝控制的相关力学性能研究[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 刘帅;大型渠道混凝土振动密实成型数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
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4 辛栋;纤维增强聚合物复合材料力学性能的数值预测[D];郑州大学;2010年
5 周宇龙;基于遗传算法的堤防材料动力特性反演分析[D];郑州大学;2010年
6 王会杰;基于变形控制的复合地基变刚度概念设计研究[D];郑州大学;2010年
7 俞顺;基于模型修正及体系可靠度的桥梁结构性能评价[D];郑州大学;2010年
8 王斌;浅层地表缺陷动力探测技术研究[D];郑州大学;2010年
9 李殿文;细晶粒钢筋粘结锚固性能的试验研究[D];郑州大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前2条
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3 苏春建;多角单次弯曲件回弹规律及智能化控制技术的研究[D];燕山大学;2008年
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6 张铁山;板料冲压成形中的摩擦与回弹研究[D];南京理工大学;2004年
7 周永清;机械手肋骨冷弯机数字控制系统的研究[D];武汉理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 周威;5182铝合金V型弯曲回弹规律研究[D];中南大学;2012年
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4 张松;基于迭代补偿机制的弯曲回弹控制技术研究[D];燕山大学;2013年
5 徐刚;变速/变载条件下高强钢板V形弯曲回弹试验及模拟研究[D];华中科技大学;2012年
6 孙卫东;数控四轴型材滚弯机应用研究[D];西北工业大学;2001年
7 刘书岩;基于数值模拟的L形件弯曲回弹预测研究[D];兰州理工大学;2010年
8 罗红梅;高强度钢板汽车梁弯曲回弹仿真与控制研究[D];南昌大学;2012年
9 周养萍;型材滚弯成形研究[D];西安理工大学;2007年
10 邱茂银;钢板冷弯成形精度的分析与研究[D];辽宁工程技术大学;2006年
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