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板料冲压成形计算机辅助几何模拟技术研究

徐瑞霞  
【摘要】:板料冲压成形是一种十分重要的制造技术,但冲压变形是一种十分复杂的过程。板料冲压成形工艺中毛坯形状和成形后塑性应变分布规律对零件的成形质量有着重要影响。合理的选择板壳零件的毛坯外形,可以提高板料的可成形性,同时也提高了材料的利用率,减少成形后的修边工作量。 本文对大变形理论网格法技术以及与网格应变分析相联系的几何模拟法进行了深入的研究。详细介绍了大变形理论网格法的几种主要计算模型,比较了它们的优缺点;并应用对称张量构造法计算了变薄拉延工艺中变形区的应变分布,验证了大变形理论网格应变分析技术的准确性。在此基础上,本文深入地研究了几何模拟法这一新技术的理论方法,论证了它的科学性。并基于MSC.Patran研究开发出一套能根据冲压件三维数模,按分割线进行网格划分、对节点坐标和连接关系自动处理、计算、预测毛坯形状尺寸并绘出各单元格应变分布等的模块。具体内容如下: (1) 研究了关于板料冲压成形的一些关键技术。确定了本课题研究板料冲压成形问题将遵循大变形理论,假定变形模式为纯均匀变形,并用方网格法系统对变形应变进行模拟。 (2) 详细介绍了大变形理论的网格法的几种主要计算模型,比较了它们的优缺点,选择对称张量构造法来计算变形应变;探讨了成形极限的概念,并提出成形极限图在冲压成形分析中的重要性。 (3) 对R.Sowerby和J.L.Duncan所提出的几何模拟法的全过程进行研究,对其中的关键技术进行了深入的探索,并提出自己的实现,既保证了映射前后四边形面积相等,又简化了程序的实现;验证了应变值与平面内的坐标系选择无关,并对考虑厚度和曲率的薄板成形做了初步的研究。 (4) 研究了MSC.Patran二次开发过程,通过Motif界面的开发使前后处理操作更加简便。实现了R.Sowerby的映射方法的算法,并通过读取模型、网格划分、面积计算、反向映射、应变计算及后处理显示几个步骤完成了几何模拟全过程。


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