双向梯形夹芯板曲面塑性成形的可行性及多点成形实验研究
发布时间：2023-05-08 03:06
近些年,夹芯板以其优良的综合性能和灵活的结构设计成为先进工程材料领域的研究热点。因其具备轻质、高比强度、高比刚度、抗冲击等优异的结构性能以及隔热隔音、减振、电磁屏蔽等多功能特性,已被广泛应用于航天航空、汽车工程、高速列车、船舶以及建筑等领域。随着制造业对产品外形多样化的要求不断提高,对夹芯板曲面的需求也愈加迫切。目前,夹芯板曲面多为胶结固化法制备的复合夹芯板曲面,其生产成本高,力学性能和使用寿命受胶粘剂的制约。而传统全金属夹芯板具有典型的难成形特点,成形过程中容易发生面板起皱、断裂以及夹芯剪切破坏等失效形式,导致其应用多限于平面结构形式,严重限制了夹芯板的应用潜力。因此,探究利用传统塑性成形方法实现曲面成形的夹芯板具有重要意义。双向梯形夹芯板是一种新型夹芯结构的焊接金属夹芯板,其夹芯结构为面内两个垂直方向上交错排列的梯形凸凹波纹,克服了传统轻质夹芯如点阵夹芯剪切强度低导致弯曲时容易剪切失效的缺点,同时灵活的几何结构增加了夹芯板针对成形性能的可设计性。目前鲜有关于金属夹芯板直接曲面成形的研究成果,亟需开展探索性的研究。本文采用数值模拟、理论分析和实验测量相结合的方法,对双向梯形夹芯板曲面...
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 夹芯板的概述
1.2.1 夹芯板的特点
1.2.2 夹芯板的种类
1.2.3 夹芯板的应用
1.3 夹芯板研究现状
1.3.1 夹芯板力学性能的研究
1.3.2 夹芯等效问题的研究
1.3.3 夹芯板弯曲理论的研究
1.3.4 夹芯板曲面成形的研究
1.4 选题意义及主要的研究内容
1.4.1 选题意义
1.4.2 主要研究内容
1.5 小结
第2章 双向梯形夹芯板曲面成形有限元模型及数值分析
2.1 引言
2.2 双向梯形夹芯板
2.3 用于夹芯板多点对压成形分析的有限元模型
2.3.1 有限元模型的建立
2.3.2 网格密度与质量放大系数的选取
2.4 夹芯板柱面多点对压成形数值分析
2.4.1 有限元模型
2.4.2 夹芯板的变形与应力
2.4.3 夹芯板的厚度变化
2.4.4 夹芯板的成形缺陷及成形质量
2.5 夹芯板双曲率曲面对压成形数值分析
2.5.1 有限元模型
2.5.2 夹芯板的变形与应力
2.5.3 夹芯板的成形缺陷及成形质量
2.6 小结
第3章 双向梯形夹芯板成形的典型缺陷及机理研究
3.1 引言
3.2 材料模型
3.3 总体屈曲缺陷
3.3.1 总体屈曲的产生过程及几何特点
3.3.2 总体屈曲理论模型的建立
3.4 面板折皱缺陷
3.4.1 面板折皱的产生过程及几何特点
3.4.2 面板折皱理论模型的建立
3.5 面板局部凹陷缺陷
3.5.1 面板局部凹陷的产生过程及几何特点
3.5.2 面板局部凹陷理论模型的建立
3.6 数值模拟与实验验证
3.7 小结
第4章 双向梯形夹芯板的可成形性研究
4.1 引言
4.2 夹芯板几何参数对柱面成形的影响
4.2.1 面板厚度的影响
4.2.2 夹芯厚度的影响
4.2.3 夹芯层方向的影响
4.3 夹芯板几何参数对双曲率曲面成形的影响
4.3.1 曲面形状对缺陷的影响
4.3.2 夹芯胞元的几何参数对缺陷模式的影响
4.3.3 面板和夹芯的几何参数对可成形性的影响
4.4 小结
第5章 双向梯形夹芯板的回弹分析
5.1 引言
5.2 夹芯板基于修正Hoff理论的弹性弯曲
5.2.1 夹芯板弯曲变形的位移
5.2.2 夹芯板的弯曲应力
5.3 夹芯的弹性常数等效
5.3.1 等效分析的理论基础
5.3.2 有限元方法计算等效弹性常数
5.4 夹芯板回弹分析模型
5.4.1 横截面应力计算
5.4.2 加载与卸载应力中性层计算
5.4.3 加载弯矩与回弹计算
5.5 数值模拟与实验验证
5.6 小结
第6章 双向梯形夹芯板的成形实验及测量结果
6.1 引言
6.2 多点对压成形实验
6.2.1 实验设备简介
6.2.2 夹芯板曲面成形实验
6.3 夹芯板实验件的曲面数据测量
6.3.1 测量设备
6.3.2 测量过程与点云数据处理
6.4 柱面实验件可成形性及成形误差分析
6.4.1 可成形性分析
6.4.2 成形误差分析
6.4.3 成形件厚度分布
6.5 双曲率曲面实验件可成形性及成形误差分析
6.5.1 可成形性分析
6.5.2 成形误差分析
6.6 小结
第7章 结论
参考文献
攻读博士期间发表学术论文及主要成果
致谢
本文编号：3811858
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 夹芯板的概述
1.2.1 夹芯板的特点
1.2.2 夹芯板的种类
1.2.3 夹芯板的应用
1.3 夹芯板研究现状
1.3.1 夹芯板力学性能的研究
1.3.2 夹芯等效问题的研究
1.3.3 夹芯板弯曲理论的研究
1.3.4 夹芯板曲面成形的研究
1.4 选题意义及主要的研究内容
1.4.1 选题意义
1.4.2 主要研究内容
1.5 小结
第2章 双向梯形夹芯板曲面成形有限元模型及数值分析
2.1 引言
2.2 双向梯形夹芯板
2.3 用于夹芯板多点对压成形分析的有限元模型
2.3.1 有限元模型的建立
2.3.2 网格密度与质量放大系数的选取
2.4 夹芯板柱面多点对压成形数值分析
2.4.1 有限元模型
2.4.2 夹芯板的变形与应力
2.4.3 夹芯板的厚度变化
2.4.4 夹芯板的成形缺陷及成形质量
2.5 夹芯板双曲率曲面对压成形数值分析
2.5.1 有限元模型
2.5.2 夹芯板的变形与应力
2.5.3 夹芯板的成形缺陷及成形质量
2.6 小结
第3章 双向梯形夹芯板成形的典型缺陷及机理研究
3.1 引言
3.2 材料模型
3.3 总体屈曲缺陷
3.3.1 总体屈曲的产生过程及几何特点
3.3.2 总体屈曲理论模型的建立
3.4 面板折皱缺陷
3.4.1 面板折皱的产生过程及几何特点
3.4.2 面板折皱理论模型的建立
3.5 面板局部凹陷缺陷
3.5.1 面板局部凹陷的产生过程及几何特点
3.5.2 面板局部凹陷理论模型的建立
3.6 数值模拟与实验验证
3.7 小结
第4章 双向梯形夹芯板的可成形性研究
4.1 引言
4.2 夹芯板几何参数对柱面成形的影响
4.2.1 面板厚度的影响
4.2.2 夹芯厚度的影响
4.2.3 夹芯层方向的影响
4.3 夹芯板几何参数对双曲率曲面成形的影响
4.3.1 曲面形状对缺陷的影响
4.3.2 夹芯胞元的几何参数对缺陷模式的影响
4.3.3 面板和夹芯的几何参数对可成形性的影响
4.4 小结
第5章 双向梯形夹芯板的回弹分析
5.1 引言
5.2 夹芯板基于修正Hoff理论的弹性弯曲
5.2.1 夹芯板弯曲变形的位移
5.2.2 夹芯板的弯曲应力
5.3 夹芯的弹性常数等效
5.3.1 等效分析的理论基础
5.3.2 有限元方法计算等效弹性常数
5.4 夹芯板回弹分析模型
5.4.1 横截面应力计算
5.4.2 加载与卸载应力中性层计算
5.4.3 加载弯矩与回弹计算
5.5 数值模拟与实验验证
5.6 小结
第6章 双向梯形夹芯板的成形实验及测量结果
6.1 引言
6.2 多点对压成形实验
6.2.1 实验设备简介
6.2.2 夹芯板曲面成形实验
6.3 夹芯板实验件的曲面数据测量
6.3.1 测量设备
6.3.2 测量过程与点云数据处理
6.4 柱面实验件可成形性及成形误差分析
6.4.1 可成形性分析
6.4.2 成形误差分析
6.4.3 成形件厚度分布
6.5 双曲率曲面实验件可成形性及成形误差分析
6.5.1 可成形性分析
6.5.2 成形误差分析
6.6 小结
第7章 结论
参考文献
攻读博士期间发表学术论文及主要成果
致谢
本文编号：3811858
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