双曲度蒙皮拉形过程的仿真分析及轨迹优化

发布时间：2020-03-27 07:00

【摘要】：随着我国工业的飞速发展,航空航天领域得到了迅猛发展。蒙皮零件作为飞机的关键部分,其使用寿命和性能由蒙皮质量直接决定。在航空航天领域,飞机蒙皮的加工工艺通常采用拉伸成形的方法,具有生产制造简易,成形件回弹量较小等优点。然而,在拉伸成形过程中,蒙皮往往出现起皱、破裂、滑移线以及回弹等问题。所以,飞机蒙皮的拉伸成形研究对巩固提升我国的航空制造业具有重要意义。本文来源某民机项目,主要内容与结论如下:1.有限元模型的建立。本文蒙皮采用的是2024铝合金,模具和夹钳均为刚体。首先根据尺寸建立模具、蒙皮、夹钳CATIA模型,然后导入到ABAQUS软件中,通过施加材料属性、约束、接触、摩擦和边界条件等,建立蒙皮拉伸成形有限元模型。2.拉伸轨迹设计。拉伸轨迹取决于模具,根据模具的形状设计了拉伸轨迹。为了保证蒙皮和模具完美贴合,按最大包覆角进行贴模,得到夹钳的运动轨迹,进行有限元模拟。3.拉伸轨迹优化。本文对拉伸轨迹进行了优化,并与优化前在应力、等效塑性应变、减薄率3个方面进行了对比。结果表明:优化后成形区应力变化幅度基本没变,但是应力变化范围变小;优化后成形区的最大等效塑性应变降低21.6%,最小等效塑性应变降低8.7%,而且等效塑性应变变化幅度减小了47.1%;优化后成形区最大减薄率减小,厚度变化幅度减小了45.8%。因此,拉伸轨迹优化后,蒙皮更加的均匀,成形质量更好。4.拉伸成形的参数分析。主要从蒙皮尺寸、摩擦力和温度进行探究。本文选择的蒙皮尺寸为2100mm、2300mm、2500mm、2700mm,研究表明:随着蒙皮尺寸的增大,最大拉伸应力不变,但是成形区应力分布越均匀;最大等效塑性应变减小而且成形区等效塑性应变分布越均匀;最大减薄率越小,成形区厚度分布越均匀。本文选择的摩擦系数为0.3、0.2、0.1、0.05,研究表明:适当的减小摩擦系数会使成形质量变好,但是当摩擦系数为0.05时,成形质量反而变差,因此要选择合适的摩擦系数,这样既不会导致拉裂也不会起皱。研究温度对拉伸成形的影响时,选择的温度为20°、135°、160°、180°,结果表明:随着温度的升高,最大拉应力减小,而且成形区最大拉伸应力减小,应力变化幅度也在减小;最大等效塑性应变减小,而且成形区最大等效塑性应变减小,等效塑性应变变化幅度也在减小;最大减薄率在减小,而且成形区最小厚度在增大,厚度变化幅度在减小。因此低温热成形能够改善蒙皮的成形质量。
【图文】：

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【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V261

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