铝合金摆臂拓扑优化及成型过程模拟仿真研究
发布时间：2021-05-08 04:31
摆臂作为汽车簧下质量,其质量的减轻能显著提高人们的驾乘舒适性和操控稳定性。但摆臂在进行轻量化设计时,其强度、刚度等参数可能会降低。同时,摆臂的生产工艺也直接关系着摆臂的性能和使用寿命,这严重威胁着汽车的操控性和安全性。针对此问题,本文基于汽车悬架摆臂样件,开展了摆臂拓扑优化与成型过程模拟仿真方面的研究,主要内容如下:1)根据所提出的轻量化要求,对摆臂模型进行Opti Struct拓扑优化研究。将优化结果和实际设计经验相结合,确定出最终摆臂模型,最后通过有限元方法验证了该模型满足强度、刚度等参数要求。2)通过对摆臂几何结构特点的分析,选择并制定了铝合金摆臂锻造生产工艺方案:原始坯料→坯料中频炉加热→辊锻备坯→压扁整形制坯→精锻成形→冲裁切边。3)依据模具设计理论和工业生产经验,对辊锻模具、压扁整形模具进行创新设计,并对冲压模具进行了改进设计。4)运用有限元软件对摆臂成型过程进行了仿真模拟,建立了摆臂锻造工艺过程的有限元模型,根据仿真结果分析了金属坯料锻造过程的速度场,应力应变场,重叠角度以及最小间距等。研究结果表明:模拟锻件不会出现叠料、缺料不足及裂纹等缺陷。5)通过实际工业锻造生产及摆...
【文章来源】：安徽工程大学安徽省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题(行业)背景及研究意义
1.2 拓扑优化与成型仿真研究现状
1.2.1 拓扑优化技术研究现状
1.2.2 成型仿真技术研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 摆臂材料选取与拓扑优化研究
2.1 摆臂材料选取及软件概述
2.1.1 汽车摆臂材料选取
2.1.2 有限元软件概述
2.2 结构拓扑优化的数学模型
2.2.1 设计收敛准则及停止条件
2.2.2 结构拓扑优化求解的理论方法
2.3 摆臂优化有限元模型建立
2.3.1 摆臂模型导入及前处理设置
2.3.2 摆臂拓扑优化分析
2.4 本章小结
第3章 摆臂改进分析与生产工艺方案确定
3.1 摆臂模型的改进及分析
3.1.1 摆臂优化模型改进
3.1.2 摆臂强度分析及验证
3.2 摆臂工艺方案的制定
3.2.1 铝合金铸造工艺方案
3.2.2 铝合金锻造工艺方案
3.2.3 摆臂最终工艺方案的确定
3.3 摆臂结构特点分析及基本尺寸确定
3.3.1 摆臂毛坯结构特点分析
3.3.2 终辊件尺寸的确定
3.3.3 辊锻道数及槽型确定
3.4 本章小结
第4章 锻造模具设计与有限元模型建立
4.1 辊锻模具设计
4.1.1 辊锻模具材料选择
4.1.2 辊槽尺寸设计
4.1.3 辊锻工艺有限元模拟仿真
4.2 压扁、整形模具设计与修改
4.2.1 模具材料选择
4.2.2 压扁、整形模具尺寸设计及改进
4.2.3 压扁、整形工艺有限元模拟仿真
4.2.4 压弯、整形模具优化改进
4.3 冲压模具模型改进
4.3.1 冲压模具材料选择
4.3.2 冲压模具改进
4.3.3 冲压工艺有限元模拟仿真
4.3.4 锻件实际冲裁与后续机械加工
4.4 本章小结
第5章 铝合金摆臂成型模拟分析及相关实验
5.1 辊锻制坯仿真分析
5.1.1 辊坯截面速度场分析
5.1.2 辊坯应力应变场分析
5.1.3 辊锻过程扭矩分析
5.2 压扁、整形工序仿真分析
5.2.1 压扁及整形速度场分析
5.2.2 压扁及整形应力应变分析
5.2.3 压扁及整形载荷分析
5.3 开式模锻仿真分析
5.3.1 锻件速度场分析
5.3.2 锻件重叠角度及最小间距分析
5.3.3 锻件应力及应变分析
5.4 铝合金摆臂相关实验
5.4.1 摆臂型材拉伸试验
5.4.2 衬套压脱力试验
5.4.3 摆臂低倍组织试验
5.4.4 摆臂尺寸检测实验
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表学术论文情况
致谢
本文编号：3174679
【文章来源】：安徽工程大学安徽省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题(行业)背景及研究意义
1.2 拓扑优化与成型仿真研究现状
1.2.1 拓扑优化技术研究现状
1.2.2 成型仿真技术研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 摆臂材料选取与拓扑优化研究
2.1 摆臂材料选取及软件概述
2.1.1 汽车摆臂材料选取
2.1.2 有限元软件概述
2.2 结构拓扑优化的数学模型
2.2.1 设计收敛准则及停止条件
2.2.2 结构拓扑优化求解的理论方法
2.3 摆臂优化有限元模型建立
2.3.1 摆臂模型导入及前处理设置
2.3.2 摆臂拓扑优化分析
2.4 本章小结
第3章 摆臂改进分析与生产工艺方案确定
3.1 摆臂模型的改进及分析
3.1.1 摆臂优化模型改进
3.1.2 摆臂强度分析及验证
3.2 摆臂工艺方案的制定
3.2.1 铝合金铸造工艺方案
3.2.2 铝合金锻造工艺方案
3.2.3 摆臂最终工艺方案的确定
3.3 摆臂结构特点分析及基本尺寸确定
3.3.1 摆臂毛坯结构特点分析
3.3.2 终辊件尺寸的确定
3.3.3 辊锻道数及槽型确定
3.4 本章小结
第4章 锻造模具设计与有限元模型建立
4.1 辊锻模具设计
4.1.1 辊锻模具材料选择
4.1.2 辊槽尺寸设计
4.1.3 辊锻工艺有限元模拟仿真
4.2 压扁、整形模具设计与修改
4.2.1 模具材料选择
4.2.2 压扁、整形模具尺寸设计及改进
4.2.3 压扁、整形工艺有限元模拟仿真
4.2.4 压弯、整形模具优化改进
4.3 冲压模具模型改进
4.3.1 冲压模具材料选择
4.3.2 冲压模具改进
4.3.3 冲压工艺有限元模拟仿真
4.3.4 锻件实际冲裁与后续机械加工
4.4 本章小结
第5章 铝合金摆臂成型模拟分析及相关实验
5.1 辊锻制坯仿真分析
5.1.1 辊坯截面速度场分析
5.1.2 辊坯应力应变场分析
5.1.3 辊锻过程扭矩分析
5.2 压扁、整形工序仿真分析
5.2.1 压扁及整形速度场分析
5.2.2 压扁及整形应力应变分析
5.2.3 压扁及整形载荷分析
5.3 开式模锻仿真分析
5.3.1 锻件速度场分析
5.3.2 锻件重叠角度及最小间距分析
5.3.3 锻件应力及应变分析
5.4 铝合金摆臂相关实验
5.4.1 摆臂型材拉伸试验
5.4.2 衬套压脱力试验
5.4.3 摆臂低倍组织试验
5.4.4 摆臂尺寸检测实验
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表学术论文情况
致谢
本文编号：3174679
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