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基于数值模拟的板材渐进成形回弹研究

李茂君  
【摘要】: 板材渐进成形是一种新型的塑性加工方法,与传统的冲压成形技术相比,不需要设计和制造专用模具,应用范围广泛。在板材渐进成形过程中,零件的最终形状往往取决于成形后的回弹,所以回弹问题一直是研究的热点。回弹研究包含对回弹影响因素的分析和回弹预测两个方面,对回弹问题的研究有利于进行有效的工艺规划,获得精度更高的制件,因此对板材渐进成形回弹进行深入的研究有着重要的意义。 本文详细介绍了国内外关于板材渐进成形和回弹的研究现状,以及渐进成形回弹数值模拟的关键技术和理论,在此基础上,本文采用显式算法分析成形过程,隐式算法求解回弹,充分利用了两种算法各自的优点,保证了回弹数值模拟的可靠性。针对板材渐进成形的回弹现象进行了理论分析,分别从厚向、轴向和周向建立力学平衡方程,揭示了板材渐进成形回弹的力学本质。对渐进成形回弹数值模拟的建模过程进行了详细介绍,同时对模拟结果作了深入分析。通过圆台件的渐进成形实验,验证了数值模拟的可靠性。 在数值模拟的基础上,利用正交试验法优化试验安排,通过极差分析和方差分析方法,讨论了材料参数、板厚、加工高度、工具头直径、半顶角和单层进给量对回弹的影响,结果表明半顶角、加工高度和工具头直径三个因素对渐进成形回弹的影响特别显著。接着利用软测量技术中的多元线性和逐步回归分析方法对回弹模拟数据进行分析,得到了回弹预测数学模型,为回弹预测提供了一种新的思路。


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