双曲度蜂窝夹层结构高精度面板真空负压成形回弹预测

发布时间：2021-02-05 22:13

　　针对双曲度蜂窝夹层结构面板真空负压成形的精度控制问题,建立了基于半解析、半数值模拟的回弹预测方法。首先,利用有限元方法建立了单层铝板的压贴分析有限元模型,获得了铝板大挠度弯曲时的膜应力。然后,结合薄板大挠度弯曲平衡方程求解单层铝板的临界贴模压力,并基于临界贴模压力建立了夹层结构面板真空负压成形的回弹预测有限元模型,从而实现对双曲度蜂窝夹层结构面板的回弹预测。最后,开展了夹层结构面板真空负压成形试验,有限元模拟和成形试验得到的面板型面精度偏差为9. 3%,表明建立的回弹预测模型具有较高的预测精度。 

【文章来源】：锻压技术. 2020,45(07)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

夹层结构面板的几何参数

对某紧缩场高精度面板成形精度进行预测，面板是由3层铝板和两层蜂窝胶结构组成的双夹层结构。面板尺寸为:a=1255 mm,b=680 mm,f0=49.7 mm,h=1.5 mm。为保证夹层结构面板的结构刚度，3层铝板的开缝方式不能重合，开缝方案如图2所示。利用有限元软件ABAQUS，建立单层铝板压贴模型，离散钉模采用连续模面替代，模具设置为刚性体。铝板开缝宽度为0.8 mm，划分网格时，沿着缝隙轮廓边缘对铝板进行分区，从而保证网格的规则性。缝隙尖端未进行特殊处理，模拟时会出现应力集中现象，提取数据时对应力集中点进行过滤处理，应力集中点的数量相对于整个网格节点的数量是极小的，应力集中点对整个应力水平的影响可以忽略。铝板采用4节点全积分壳单元，网格大小为20 mm，有限元几何模型如图3所示。铝板牌号为LY12CZO，弹性模量为7000 MPa，泊松比ν=0.33。为避免模拟过程中应力波的出现，设计了如图4所示的平滑加载曲线。分别对3层铝板进行压贴仿真，求解各自的临界贴模压力，将3层铝板所得的临界贴模压力相加，从而求解出夹层结构压贴时所需的总临界贴模压力。

利用有限元软件ABAQUS，建立单层铝板压贴模型，离散钉模采用连续模面替代，模具设置为刚性体。铝板开缝宽度为0.8 mm，划分网格时，沿着缝隙轮廓边缘对铝板进行分区，从而保证网格的规则性。缝隙尖端未进行特殊处理，模拟时会出现应力集中现象，提取数据时对应力集中点进行过滤处理，应力集中点的数量相对于整个网格节点的数量是极小的，应力集中点对整个应力水平的影响可以忽略。铝板采用4节点全积分壳单元，网格大小为20 mm，有限元几何模型如图3所示。铝板牌号为LY12CZO，弹性模量为7000 MPa，泊松比ν=0.33。为避免模拟过程中应力波的出现，设计了如图4所示的平滑加载曲线。分别对3层铝板进行压贴仿真，求解各自的临界贴模压力，将3层铝板所得的临界贴模压力相加，从而求解出夹层结构压贴时所需的总临界贴模压力。通过MATLAB软件拟合出临界贴模压力q(x,y)的三维分布图，如图5所示。此临界贴模压力q(x,y)即为引起夹层结构回弹变形的压力，通过计算得出引起夹层结构回弹的平均贴模压力为1.95×10-4MPa。

【参考文献】：
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本文编号：3019664