蒙皮拉形有限元仿真技术研究

发布时间：2017-09-16 07:44

  本文关键词：蒙皮拉形有限元仿真技术研究

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【摘要】：蒙皮拉伸成形(即拉形)以其拉形模具简易、成形件回弹小等诸多优点,成为航空航天领域一种重要的加工方法。当今的新型飞机为提高综合性能对其气动外形及协调准确度等方面的要求非常苛刻。然而,传统的拉伸成形过程中往往出现断裂、起皱、粗晶、回弹及滑移线等缺陷。为此,国内许多飞机生产制造企业纷纷从国外引进了诸如FET1200,VTL1000等类型的先进数控拉形机来提高蒙皮零件的质量。可是,要想根本上改变目前基于经验和试错法等传统的飞机蒙皮拉形工艺方法,充分发挥先进数控拉形机的优越性能,确保蒙皮拉形件的质量,亟需将计算机系统与工程技术应用于蒙皮拉形工艺。将有限元仿真技术引入拉形工艺,可以有效的改善拉形质量、减少或消除试拉形次数,而且可以利用有限元软件实现“虚拟试拉”,进而可以显著地节约原材料、降低研发费用。本文利用航空航天领域常用的CATIA三维软件建立几何模型,并运用ANSYS/LS-DYNA软件实时动态地仿真分析蒙皮拉形过程。针对某航空制造企业引进的FET600型数控横拉机并结合模胎的特点,设计计算出初始拉形机夹钳的行走路径(拉形轨迹)。经过虚拟试拉,验证了拉形轨迹并预测出拉形的成形缺陷,依据仿真结果调整优化工艺参数;将得到的优化数据再次进行拉形有限元仿真分析,直至达到成形工艺质量的要求;最后把最优数据转化为蒙拉机床代码,使得机床按照设计的拉形轨迹进行工作,达到蒙皮拉形工艺设计科学化、拉形过程可控化的目的。在拉形生产试验中给出了一系列改善成形质量的举措,实践证明:拉形件等效应力应变大小及分布,减薄率大小及分布均符合要求;零件与模具贴合良好;最终制造出了合格的单凸双曲率蒙皮件,进而验证了最优拉形轨迹的合理性和有效性。本文的研究试验方法及数据可以为设计者进行蒙皮拉形工艺分析、改善产品质量提供科学依据,同时也有助于传统拉形制造模式向数字化方向转变。
【关键词】：蒙皮 拉形 单凸双曲率 有限元仿真 拉形轨迹
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V261
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-26
• 1.1 引言12-13
• 1.2 拉形工艺及其研究现状13-19
• 1.2.1 拉形工艺基本原理13-15
• 1.2.2 拉形工艺分类15-16
• 1.2.3 拉形工艺成形方法16-18
• 1.2.4 蒙皮类零件及拉形成形的特点18-19
• 1.3 国内外拉形机的研究现状19-22
• 1.3.1 国外拉形机19-21
• 1.3.2 国内拉形机21-22
• 1.4 拉形工艺国内外研究现状22-23
• 1.4.1 国外拉形工艺研究22
• 1.4.2 国内拉形工艺研究22-23
• 1.5 蒙皮拉形有限元仿真的研究现状23-24
• 1.5.1 国外拉形有限元仿真研究23-24
• 1.5.2 国内拉形有限元仿真研究24
• 1.6 主要研究内容24-25
• 1.7 本章小结25-26
• 第2章 蒙皮拉形设备CATIA建模26-33
• 2.1 引言26
• 2.2 拉形模具设计26-28
• 2.2.1 拉形模具规格26-27
• 2.2.2 拉形模具的结构27
• 2.2.3 拉形模具的CATIA模型27-28
• 2.3 夹钳、毛料模型28-30
• 2.4 导料辊模型30
• 2.5 加载块模型30-31
• 2.6 加载块限制箱模型31
• 2.7 拉形总体数模31-32
• 2.8 本章小结32-33
• 第3章 蒙皮拉形轨迹33-41
• 3.1 引言33
• 3.2 初始拉形轨迹设计33-35
• 3.3 拉形轨迹计算35-39
• 3.4 蒙皮拉形轨迹调整及优化方法39-40
• 3.4.1 蒙皮拉形轨迹调整方法39
• 3.4.2 蒙皮拉形轨迹优化方法39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 蒙皮拉形仿真的有限元基础及模型建立41-50
• 4.1 引言41
• 4.2 弹塑性有限元法基本理论41-44
• 4.2.1 塑性力学的屈服准则41-43
• 4.2.2 弹塑性本构方程43-44
• 4.3 动态显式有限元算法44-45
• 4.3.1 动力显式算法44
• 4.3.2 显式时间积分44-45
• 4.4 有限元仿真过程45-48
• 4.4.1 单元的选择45-46
• 4.4.2 材料模型的选择46-47
• 4.4.3 接触和摩擦模型的选择47-48
• 4.5 蒙皮拉形有限元模型的建立48-49
• 4.6 本章小结49-50
• 第5章 蒙皮拉形有限元仿真后处理分析50-55
• 5.1 引言50
• 5.2 成形板料分析50-54
• 5.2.1 等效塑性应变50-52
• 5.2.2 等效应力52-53
• 5.2.3 厚度减薄率规律53
• 5.2.4 贴模度53-54
• 5.3 本章小结54-55
• 第6章 蒙皮拉形生产试验55-63
• 6.1 引言55
• 6.2 实验条件55-61
• 6.2.1 数控蒙拉机床机构模型55
• 6.2.2 数控蒙拉机床坐标系及转角55-56
• 6.2.3 数控蒙拉机床参数56-57
• 6.2.4 数据接口及机床代码57-59
• 6.2.5 机床操作界面介绍59-61
• 6.3 试验方案61-62
• 6.3.1 试验规划61
• 6.3.2 提高蒙皮零件拉形成形质量的方法61-62
• 6.4 本章小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 韩金全;陈石平;徐龙;李卫东;万敏;;某复杂蒙皮拉形中起皱缺陷的消除[J];精密成形工程;2015年02期

2 文松涛;曾斌;汪洋华;彭静文;李卫东;罗华;;大型飞机机身双曲度蒙皮纵向拉伸成形加载优化设计与试验研究[J];精密成形工程;2014年06期

3 李荣;孙志莹;郎利辉;;机身大型蒙皮件拉形新工艺可行性研究[J];锻压技术;2014年10期

4 彭赫力;李明哲;赵毕艳;杨学勤;罗志强;;柔性夹钳拉形力加载与位移加载的数值模拟[J];锻压技术;2014年09期

5 何文华;李淑兰;徐莉萍;;S形蒙皮零件成形工艺[J];教练机;2014年03期

6 李光俊;袁胜;许旭东;魏战冲;黎方学;陈源宏;;面向对象的钣金成形有限元分析系统开发与应用[J];航空制造技术;2014年17期

7 胡愈刚;孙安全;王晓平;周亮;郭初阳;;飞机蒙皮数字化制造技术应用研究[J];新技术新工艺;2014年08期

8 程艳艳;李明哲;邢健;王友;;非规则曲面件的多夹钳式柔性拉伸成形研究[J];机械工程学报;2014年22期

9 于成龙;李东升;李小强;杜宝瑞;彭浩云;石冉;;FET600型拉形机运动控制参数计算方法[J];计算机集成制造系统;2014年06期

10 王强;吴建军;张深;王苞;;蒙皮拉伸成形装备及其数值模拟研究[J];航空制造技术;2014年10期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 王少辉;多点拉形中局部变形与成形缺陷及其控制方法的数值模拟研究[D];吉林大学;2011年

2 龚学鹏;三维曲面板类件的多点滚压成形研究[D];吉林大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 胡丹;飞机钛合金钣金件橡皮囊精确成形技术研究[D];南京航空航天大学;2014年

2 于继清;基于NURBS的船体曲面交互式CAD深入研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

3 饶晓晓;A356铸造铝合金热处理强化工艺研究[D];华中科技大学;2007年

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本文编号：861787