收藏本站
《华中科技大学》 2008年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

金属板材单点渐进成形数值模拟及机理研究

马琳伟  
【摘要】: 金属板材单点渐进成形是一种新型的金属板材数控无模成形技术,是升级传统手工钣金工艺的现代化加工方法。这种成形工艺能够柔性化、低成本、方便快捷地加工出复杂的壳体零件。同时,与传统冲压工艺需要大批量制造以保证成本经济性不同,该工艺适宜于小批量灵活加工,因此,更能满足现代市场日益迫切地个性化生产需求。 金属板材单点渐进成形工艺在应用中还存在一些迫切需要解决的问题,如何合理选择工艺参数、如何避免成形中的破裂等。要解决这些问题,就需要对金属板材单点渐进成形的变形机理进行深入研究。在常规的物理实验研究中,难以直接获得成形过程中详细的应力、应变等力学参量,仅由间接测量获得的局部数据不能客观全面的反映出渐进成形过程的变形机理。而通过有限元法数值模拟,可以直接、方便、直观地获得这些有价值的数据,应用于成形机理研究。在常规的板材成形工艺研究中,有限元法数值模拟已发挥出举足轻重的作用。 金属板材单点渐进成形由于自身的特点,如成形过程载荷加载轨迹复杂且长、板材厚度的剧烈减薄变化、以及局部变形累积等,使得对其进行有限元法数值模拟存在建模难度大、计算效率低等难点问题。 本课题首先基于非线性、弹塑性有限元理论方法,对金属板材单点渐进成形过程的数值模拟的建模方法进行研究。通过建立能够描述邻接单元厚度连续变化的八节点六面体实体单元、涉及材料各向异性的非线性弹塑性材料模型、和工具头运动轨迹动态加载的控制策略等数值模拟中的关键性问题,对适用于金属板材单点渐进成形数值模拟分析的有限元模型的建立进行合理规划。 根据建模规划,对渐进成形实验中最具代表性的方锥台件和圆锥台件,各自建立两种类型的有限元分析模型,即完整有限元分析模型和局部有限元分析模型。完整有限元分析模型是建立在对渐进成形过程边界条件、力学关系等的真实仿真基础上,而为了提高模拟效率建立的局部有限元分析模型,是通过添加虚拟的边界约束而仿真成形过程。通过四个模型的模拟结果与实验结果的对比研究表明,两类模型均适用于渐进成形的数值模拟分析,其中,方锥台件的局部有限元分析模型具有最高的计算效率。 基于完整有限元分析模型对渐进成形过程的各阶段进行分析,从而全面认识渐进成形的特点;基于方锥台件局部有限元分析模型,并将板材厚度方向的单元细分为三层,通过成形过程仿真,获取成形中,板材不同区域的应力、应变情况,提出并建立分区域的渐进成形机理解释,即,在不同区域,板材的变形方式是不同的,其中,对体现渐进成形主要特点的方锥台件和圆锥台件的侧壁充分变形区域,其变形方式是拉伸-弯曲复合变形。 基于方锥台件局部有限元分析模型,对不同工艺参数下的成形过程进行仿真,研究工艺参数板材厚度变化、塑性变形区、以及成形力等的影响关系。从而为渐进成形中合理选用工艺参数提供依据。 最后,在渐进成形数值分析的基础上,探讨了对工具头磨损进行数值模拟分析的方法和流程,并通过仿真,研究了工艺参数对工具磨损的影响关系。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 费小琛,熊卓,颜永年,林峰;生物材料快速成形开放平台[J];清华大学学报(自然科学版);2004年05期
2 王晓林,杨惠忠,卿兆波,徐向纮;塑料制品快速成形制造技术及其应用[J];中国计量学院学报;2003年01期
3 王明娣,芮延年;快速成形技术在模具制造中的应用[J];苏州大学学报(工科版);2004年05期
4 ;快速成形圆网纸机投产的情况[J];中国造纸;1974年05期
5 罗宁,吕志刚,崔旭龙,姜不居,阎双景;快速成形及快速铸造技术[J];铸造技术;2003年02期
6 许超,杨家林,王洋;尼龙材料的选区激光烧结性能试验研究[J];新技术新工艺;2005年01期
7 胡晓冬;赵万华;;直接金属成形系统设计与开发[J];机床与液压;2006年02期
8 刘六法,翟春泉,卢晨,丁文江,徐小平;快速成型制模技术的发展与应用[J];机械与电子;1999年03期
9 李曰椿;王子若;;快速成形模具技术的应用开发与展望[J];模具技术;1986年03期
10 颜永年,崔福斋,张人佶,胡蕴玉;人工骨的快速成形制造[J];材料导报;2000年02期
11 柳建安,邝艺;模具快速成形技术的发展[J];农业装备技术;2002年05期
12 田宗军,李小林,张建华,赵剑锋,黄因慧;激光烧结快速成形中的软件系统研究[J];航空制造技术;2000年04期
13 ;陶瓷部件快速成形的方法和装置[J];河北陶瓷;2000年01期
14 沈以赴,陈文华,赵剑峰,余承业,谭永生,刘方军;快速成形技术中材料成形性的研究进展[J];材料科学与工程;2001年04期
15 史维玉,张海峰;数控单元冲压模具的快速成形技术[J];机电工程;2004年01期
16 任继文;刘建书;;选择性激光烧结主要成型材料的研究进展[J];机械设计与制造;2010年11期
17 王运赣;快速成形技术与 ZIPPY 快速成形系统[J];机械与电子;1997年06期
18 郭淑兰;毛华杰;张波;;连续性在快速成形中的应用[J];金属成形工艺;2003年05期
19 张南,王刚;快速成形技术在快速模具制造领域中的应用[J];河北工业科技;2004年02期
20 姚纯;胡进;史建军;石世宏;;改进刮板式送粉器用于激光直接金属沉积成形[J];机械制造;2006年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 周长路;杨振毅;;有限元分析在鼓式制动器底板设计中的应用[A];创新发展——河南省第五届学术年会论文选集[C];2009年
2 马浩;王丰元;纪国清;王慧;;载重车驱动桥桥壳有限元分析[A];第二届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2006年
3 赵丽滨;董沛;张建宇;;某连接结构固定销的疲劳寿命估算[A];北京力学会第13届学术年会论文集[C];2007年
4 白钊;马平;胡爱玲;林庆文;;应用有限元方法对高速电主轴的优化设计[A];第三届全国流体传动及控制工程学术会议论文集(第二卷)[C];2004年
5 苏佳灿;张春才;禹宝庆;陈学强;吴建国;丁祖泉;;髋臼三维有限元模型的建立[A];第十三届全国中西医结合骨伤科学术研讨会论文集[C];2005年
6 杨汝;牛文鑫;丁祖泉;高建新;;完整股骨有限元建立及其应用于正常站立位生物力学分析[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集(下册)[C];2007年
7 张红旗;;钢筋混凝土梁非线性分析在ANSYS中的实现[A];第六届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2006年
8 高轩能;吴丽丽;;拱型波纹钢屋盖结构均匀受压局部屈曲的有限元分析[A];钢结构工程研究(四)——中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会2002年学术交流会论文集[C];2002年
9 闫洪峰;王志;齐向阳;谢建新;温琦;种洋;陈文科;;TH4013SL型伸缩臂叉装车的伸缩臂结构设计与试验分析[A];走中国特色农业机械化道路——中国农业机械学会2008年学术年会论文集(下册)[C];2008年
10 苏佳灿;张春才;王家林;许硕贵;禹宝庆;纪方;陈学强;吴建国;丁祖泉;;髋臼三维有限元模型的建立[A];2008年上海市医用生物材料研讨会论文汇编[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 黄女瑛 DigiTimes;两岸太阳能产业供应链快速成形[N];电子资讯时报;2006年
2 章莹 吴晴晴 实习生 王小燕 沈维佳;规划导向:引领发展的“龙头”[N];无锡日报;2006年
3 崔潇;山区杏树直播建园速生丰产栽培技术[N];陕西科技报;2007年
4 宁蒙;铅笔素描家具变为实物 “神笔马良”不再是神话[N];中华建筑报;2006年
5 吴敏;美丽“飘带”向田野延伸[N];中国交通报;2006年
6 山东省果茶站 高文胜;大樱桃矮化纺锤树形[N];山东科技报;2006年
7 实习生 王超本报记者 李丽云;焊接领域的科技之旅[N];科技日报;2008年
8 涿鹿县林业局 梅英姿;悠悠枣树密植园的控冠技术[N];河北科技报;2008年
9 记者 马生泓;欧特克将数码石雕艺术首次引入中国[N];中华建筑报;2008年
10 通讯员 胡平;信息化为华机厂发展助力[N];中国船舶报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 马琳伟;金属板材单点渐进成形数值模拟及机理研究[D];华中科技大学;2008年
2 梁仕华;土钉支护结构的极限分析法及大变形固结有限元分析[D];浙江大学;2004年
3 张耀鹏;NMMO法纤维素膜及其成形机理的研究[D];东华大学;2002年
4 李旭升;组织工程骨软骨复合物修复兔关节骨软骨缺损及其相关研究[D];第四军医大学;2005年
5 马改陵;载重子午线轮胎橡胶材料时滞特性引起的滚动阻力分析[D];北京化工大学;2005年
6 袁泉;生物瓣膜瓣叶性能优化及瓣架成型加工方法研究[D];山东大学;2008年
7 张致媛;跖骨远端截骨术治疗拇外翻的X线测量、前足底压力改变及有限元分析[D];中国协和医科大学;2009年
8 李鹏;基于激光熔覆的三维金属零件激光直接制造技术研究[D];华中科技大学;2005年
9 叶家军;高强轻集料混凝土构件优化设计与性能研究[D];武汉理工大学;2005年
10 王德喜;水力喷砂割缝射孔工艺参数优化研究[D];中国地质大学(北京);2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵雪松;竹材曲面受压过程的有限元分析[D];内蒙古农业大学;2005年
2 蒋海江;起升动载激励下门座起重机臂架系统动态特性研究[D];武汉理工大学;2006年
3 李景奎;直线滚动导轨结合面对机床动态特性影响的研究[D];东北大学;2006年
4 徐栋;电磁铆接过程铆钉变形分析[D];哈尔滨工业大学;2006年
5 刘伟;特大断面地下洞室开挖的热流固耦合有限元分析[D];天津大学;2006年
6 张怀章;压型钢板—砼组合楼板火灾行为的数值模拟研究[D];天津理工大学;2007年
7 李秋红;三轴转台有限元结构分析[D];哈尔滨工程大学;2007年
8 黄俊;轻骨料混凝土的断裂行为研究[D];武汉理工大学;2007年
9 姜宏春;金属波纹管机械密封中波纹管的有限元分析[D];北京化工大学;2007年
10 李志勋;LT3242重型自卸车车架结构有限元分析[D];河南农业大学;2007年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978