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中厚板多点成形数值模拟

麻桂艳  
【摘要】: 多点成形是利用规则排列的、高度可调的基本体群形成包络的工具曲面进行成形,它是一种将柔性制造技术和计算机技术结合为一体的先进技术,该技术在板类件三维曲面成形领域有着广泛的应用前景。 中厚板类件及大型板类件被广泛地应用于汽车、船舶、航空航天等国民经济的支柱产业部门。由于多点成形具有柔性的特点,因而可以完成各种厚度的板材的成形及大型板材的分段成形。当成形中厚板时,压痕、起皱和回弹是其主要的成形缺陷。大型件分段多点成形时过渡区的合理设计对成形件的质量产生直接的影响。 本文采用有限元法对中厚板的一次成形及分段成形进行了模拟。一次成形时,对不同厚度和不同目标形状的球形件及马鞍形件进行模拟,研究压痕的分布及影响因素,结果表明,球形件的压痕主要集中在成形件的中部,马鞍件的压痕主要集中在成形件的边缘,且压痕随板厚的增加和目标曲率半径的增加而减少。对不同厚度和不同目标形状的圆柱形件及球形件进行模拟,研究回弹的影响因素,结果表明,回弹随板厚的增加和目标曲率半径的减小而减小。分段成形时,过渡区的合理设计是分段成形的关键,采用非均匀有理B样条设计过渡区的成形面,通过数值模拟研究了过渡区的宽度及虚拟成形速度对模拟结果的影响,同时分析了分段成形的等效应力及回弹分布情况,得出,在合理设计过渡区的情况下,分段成形件的质量要好于一次成形件的质量。


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