锆合金板料冲裁间隙的有限元模拟与公差分析

发布时间：2017-10-04 00:04

  本文关键词：锆合金板料冲裁间隙的有限元模拟与公差分析

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【摘要】：近年来,面临能源需求持续增长及温室气体减排的双重压力,安全高效发展核电已成为我国能源结构调整的重要方向。锆合金板料作为核反应堆中定位格架等结构件的重要材料,对反应堆的高效、安全运行极为关键。掌握锆合金板料的冲裁规律,实现定位格架完全国产化已成为发展我国核电技术的关键技术之一。我国对锆合金材料的研究尚处于初级阶段,造价十分价昂贵,若按照一般获取合理冲裁间隙的方法进行大量试冲试验,研究成本较高,采用有限元模拟方法进行研究则是比较经济的。然而,目前利用有限元模拟冲裁的研究大多针对常见的各向同性材料,而锆合金具有明显的各向异性,其冲裁规律更为复杂。因此,对锆合金板料冲裁间隙进行有限元模拟与公差分析具有重要的工程应用价值。本文主要进行以下研究工作：(1)先对锆合金板料进行拉伸试验,得到一些基本参数；然后,针对不同冲裁间隙对冲裁力、冲裁功和冲裁件断面质量等的影响,进行有限元模拟,并分析冲裁间隙的合理取值。(2)考虑锆合金具有各向异性明显的特点,在冲裁间隙的有限元模拟中取不同的厚向异性系数进行研究,分析冲裁刃口与板料轧制方向呈不同角度时,冲裁间隙的合理取值,以及板料各向异性对断面质量的影响。(3)采用雅可比旋量统计算法结合模具的装配工艺,以凸模定位误差为封闭环,对一种四导柱冲裁模进行三维公差分析,研究凸模定位误差对冲裁间隙的影响。本文通过对锆合金板料冲裁间隙的研究发现：利用有限元技术结合冲裁规律来获得合理冲裁间隙是一种行之有效的方法；锆合金板料的各向异性对合理冲裁间隙的取值没有明显影响,但是对工件断面质量有显著影响；使用雅可比旋量统计算法对冲裁模进行公差分析表明,冲裁模的凸模定位误差对冲裁间隙有显著影响。
【关键词】：锆合金 冲裁间隙 有限元分析 各向异性 公差分析
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TL341;TG386.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-22
• 1.1 选题背景及意义13-14
• 1.2 冲裁间隙有限元模拟的研究现状14-18
• 1.2.1 板料冲裁过程的有限元模拟14-15
• 1.2.2 材料模型与断裂准则15-16
• 1.2.3 冲裁件断面质量和模具寿命分析16-17
• 1.2.4 冲裁间隙分析17-18
• 1.3 冲裁间隙公差分析的研究现状18-20
• 1.3.1 凸、凹模刃口尺寸公差分析18-19
• 1.3.2 三维公差分析19
• 1.3.3 基于雅可比旋量算法的公差分析19-20
• 1.4 本文的研究内容及结构20-22
• 第2章 板料冲裁基础22-29
• 2.1 冲裁变形过程22-24
• 2.1.1 冲裁变形区受力分析22-23
• 2.1.2 冲裁变形过程介绍23-24
• 2.2 冲裁件断面分析24-25
• 2.2.1 冲裁件断面形貌24-25
• 2.2.2 冲裁条件对断面的影响25
• 2.3 冲裁间隙分析25-28
• 2.3.1 冲裁间隙的定义25-26
• 2.3.2 冲裁间隙对工件尺寸精度的影响26
• 2.3.3 冲裁间隙对模具寿命的影响26-27
• 2.3.4 合理冲裁间隙的确定27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 冲裁间隙的有限元模拟及分析29-45
• 3.1 板料冲裁的有限元理论基础29-33
• 3.1.1 基于相似性理论的分析29-30
• 3.1.2 有限元分析的塑性理论基础30-31
• 3.1.3 DEFORM介绍及其网格重划技术31-32
• 3.1.4 板料断裂准则的选择32-33
• 3.2 有限元模拟前处理33-36
• 3.2.1 材料参数测试33-34
• 3.2.3 有限元模型的建立34-36
• 3.3 冲裁过程的有限元模拟36-37
• 3.4 有限元模拟结果分析37-44
• 3.4.1 冲裁间隙的合理取值分析37-39
• 3.4.2 冲裁件断面分析39-40
• 3.4.3 厚向异性系数R值影响40-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第4章 冲裁间隙的公差分析45-62
• 4.1 公差分析的理论基础45-50
• 4.1.1 公差分析方法45-47
• 4.1.2 三维公差建模47-50
• 4.2 凸模定位误差对冲裁间隙的影响50-52
• 4.3 四导柱冲裁模公差分析52-58
• 4.3.1 单导柱、导套组件分析53-56
• 4.3.2 四导柱、导套组件分析56-57
• 4.3.3 凸模定位误差对冲裁间隙的影响分析57-58
• 4.4 冲裁模公差设计与分析结果验证58-61
• 4.4.1 冲裁模公差设计验证58-59
• 4.4.2 冲裁模公差分析验证59-61
• 4.5 本章小结61-62
• 结论与展望62-64
• 参考文献64-69
• 致谢69-70
• 附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录70

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本文编号：967462