金属板料多步快速成形有限元法研究

发布时间：2017-10-16 23:14

  本文关键词：金属板料多步快速成形有限元法研究

  更多相关文章： 多步快速成形有限元法 中间构型 滑移约束面 预应力膜单元

【摘要】：薄板冲压成形的仿真计算已在航空宇航、汽车等制造领域均有着广泛的应用,在产品的设计初期设计师通过采用一步逆成形有限元法对板料进行成形性模拟计算,从而快速的对零件成形性进行初步的评价。为保证计算效率,提高计算精度,国内外学者在一步逆成形有限元法的基本理论基础之上,通过引入中间构型的方式来考虑板料成形的过程的加载历史,然而,中间构型的相关理论和方法还不成熟,对于复杂的零件而言中间构型的构造更是非常困难,本文对多步快速成形有限元法的中间构型的构造问题进行了展开研究。(1)在中间构型的构造过程中,提出了基于试错法的基本思想,对中间构型滑移约束面的几何平衡迭代方式进行了研究,采用空间包围盒与射线法判断滑移约束面的节点与模具主表面的位置关系,构建几何平衡条件下的滑移约束面几何构型。(2)在应力平衡迭代过程中,采用预应力膜单元找形方法,根据成形过程中板料与模具之间的接触力协调方式来调整节点状态。通过直接投影的方法获得中间构型近似解的初始解,基于线弹性变形方式求解中间构型初始解,在此基础之上通过塑性迭代方式获取中间构型。根据上述提出的方法,本文实现了基于试错法基本思想的中间构型构造,并通过对方盒和某汽车覆盖件进行计算,对比增量法以及实验值,验证了本文的多步快速成形有限元法的可行性和实用性。
【关键词】：多步快速成形有限元法 中间构型 滑移约束面 预应力膜单元
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG386
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 注释表11-12
• 第一章 绪论12-17
• 1.1 课题研究的背景与意义12-13
• 1.2 板料成形数值模拟技术的国内外研究现状13-16
• 1.3 本文的主要研究内容16-17
• 第二章 金属板料多步快速成形有限元法的基本理论17-27
• 2.1 引言17-18
• 2.2 多步快速成形有限元法的基本理论18-26
• 2.2.1 多步快速成形有限元法的实现步骤18-19
• 2.2.2 多步快速成形有限元法的运动学方程和应变分析19-22
• 2.2.3 基于全量理论的本构关系22-23
• 2.2.4 等效节点外力23-25
• 2.2.5 有限元方程的建立和求解25-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 多步快速成形中间构型滑移约束面的构造27-47
• 3.1 引言27-28
• 3.2 基于优化的多步逆成形算法中间构型的构造28-29
• 3.3 基于试错法的中间构型滑移约束面的构造29-37
• 3.3.1 试错法的基本思想29-30
• 3.3.2 节点几何穿透判断算法30-31
• 3.3.3 空间包围盒搜索算法31-33
• 3.3.4 滑移约束面节点的旋转矩阵33-35
• 3.3.5 射线法判断节点与单元位置关系35-37
• 3.4 基于预应力膜单元的接触判断37-46
• 3.4.1 预应力膜单元的有限元模型39-43
• 3.4.2 应力平衡迭代求解滑移约束面43-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 多步快速成形有限元法中间构型的计算47-58
• 4.1 引言47
• 4.2 基于滑移约束面的中间构型计算47-51
• 4.2.1 中间构型初始解预示算法47-49
• 4.2.2 中间构型近似初始解的实现步骤49
• 4.2.3 板料毛坯投影算法49-51
• 4.3 中间构型的修正51-53
• 4.4 基于试错法的方盒中间构型算例53-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第五章 计算实例58-66
• 5.1 引言58
• 5.2 方盒拉伸实例分析58-60
• 5.3 某汽车覆盖件实例分析60-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第六章 结论与展望66-68
• 6.1 结论66
• 6.2 展望66-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-73
• 硕士期间发表学术论文情况及其他成果73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 史栋勇;盈亮;胡平;申国哲;武文华;姜大鑫;;高强度钢板热成形三维温度场数值模拟分析[J];吉林大学学报(工学版);2014年04期

2 刘伟杰;胡平;周平;张向奎;;板材多步逆成形中的滑移约束曲面优化构造方法[J];机械工程学报;2012年04期

3 陆璐;王辅忠;王照旭;;板料成形数值模拟有限元求解算法[J];材料导报;2011年03期

4 周平;胡平;张健伟;张向奎;;基于节点切平面解耦列式的一步逆成形法[J];机械工程学报;2010年22期

5 李光耀;王琥;杨旭静;郑刚;;板料冲压成形工艺与模具设计制造中的若干前沿技术[J];机械工程学报;2010年10期

6 马斌;刘永辉;赵臻麟;申昱;;冲压工艺对汽车零部件结构性能影响研究[J];模具技术;2009年06期

7 唐炳涛;孙德明;王兆清;赵震;;用于板料成形反向模拟的特殊应力更新算法[J];力学学报;2009年03期

8 郝洪艳;;基于Autoform的汽车覆盖件拉深成形数值模拟研究[J];模具工业;2009年01期

9 郑国君;张向奎;胡佳楠;胡平;;KMAS软件系统在复杂车身部件快速工艺设计中的应用[J];汽车工艺与材料;2008年11期

10 陆璐;王辅忠;王照旭;;有限元方法在金属塑性成形中的应用[J];材料导报;2008年06期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 陈伟;板金属冲压成形快速模拟算法研究[D];吉林大学;2013年

2 鲍益东;汽车车身部件一步逆成形有限元法与碰撞仿真研究[D];吉林大学;2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 刘伟杰;基于优化的薄板成形多步逆方法研究[D];大连理工大学;2012年

2 王振普;车身覆盖件伪逆成形方法中的应力更新算法研究及应用[D];大连理工大学;2012年

3 张望;一步正成形模拟中初始场预示算法研究[D];吉林大学;2012年

4 张静;汽车覆盖件冲压成形关键技术仿真优化及冲压质量控制研究[D];扬州大学;2012年

5 焦健;一步成形模拟中初始场预示、效率优化及弯曲修正的算法研究[D];吉林大学;2004年

，

本文编号：1045455