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管件内高压单步成形和两步成形法数值仿真研究

肖磊  
【摘要】: 传统车身零件的生产制造通常采用分离成形法,这种工艺存在装配精度低,焊接量大等缺点,致使车身刚度较差,重量增加。随着汽车行业竞争的日渐加剧,迫切需要减轻车身自重以降低生产成本。汽车结构轻量化可以节省材料,降低生产成本。使用内高压技术生产汽车零部件,能够实现汽车结构的轻量化。在大幅降低汽车重量的同时,还可以降低生产成本,节省材料,符合现代汽车企业的长远利益。 内高压成形具有很多优点,比如:节省原材料,提高材料利用率,减轻零件重量;加工道次少,产品精度高;加工零件强度高,刚度好;模具数量少,生产成本低。管件液压成形过程中由于材料、模具、工艺条件不合理等因素也常会导致成形过程中出现起皱、破裂、屈曲、折叠等缺陷。 本文基于大变形弹塑性有限元和动态显式有限元分析的基本理论,详细叙述了内高压成形工艺模拟的关键技术,介绍了几何模型和有限元模型的建立,边界条件和载荷的施加方法。探讨了长径比、厚度对成形的影响,并对加载路径进行参数优化,根据变形时刻和变形程度逐步修正,找出最优加载路径。 将一步成形的内高压过程分两步进行,并对卸载回弹情况进行分析。综合显式—隐式和隐式—显式序列求解方法,整合为显式—隐式—显式序列求解方法,实现内高压两步成形法的有限元模拟。证明了与单步成形法相比,两步成形法能提高管坯的成形极限,成形件有更好的性能。 研究第一步成形的变形程度对最终成形件的影响.制定五种成形模拟方案,对结果进行分析。结果表明:在两步内高压成形过程中,第一步成形变形程度在一定范围内存在一个最适合值,使成形件的性能达到最佳。


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