散热带轧波过程模拟及轧波刀优化设计

发布时间：2017-07-14 15:18

  本文关键词：散热带轧波过程模拟及轧波刀优化设计

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【摘要】：散热带是散热器中最重要的散热零件,其制造质量对散热性能有非常重要的影响。轧波刀是散热带成形的重要部件,其精度是保证散热带波形及几何参数与加工精度一致性的关键因素,长期以来由于轧波刀设计缺少科学理论的支撑,导致加工散热带精度不高,因此,开展散热带成形机理分析与轧波刀优化设计研究具有重要现实意义,本文采用有限元分析方法模拟散热带轧波成形过程,为提高散热带成形精度和轧波刀设计提供了一定的理论基础和依据,主要完成了以下工作:1、介绍了有限元技术及散热带结构,分析了散热带结构参数对散热性能的影响;介绍轧波刀设计的研究状况,并指出了目前轧波刀设计存在的问题。2、介绍了散热带加工设备与加工工艺,对金属塑性成形机理以及散热带轧波成形过程进行了分析。3、运用有限元分析软件Ansys Workbench建立轧波刀与铝合金箔片啮合计算模型模拟了散热带轧波成形过程,并对散热带成形过程中铝箔应力、应变以及轧波刀齿顶圆弧应力分布状况进行研究和分析,研究结果表明:轧波刀刀齿顶部圆弧与铝合金箔片脱离接触过程中产生挤压、滑动是散热带成形后波峰圆弧半径变大以及波形不对称的主要原因。4、研究了摩擦系数对散热带成形后残余应力大小的影响关系,选取有利于散热带成形的摩擦条件对轧波刀展开结构优化设计,并对刀具结构优化前后轧波过程进行数值模拟对比分析,分析结果表明:优化后刀具在波形成形结束后与铝合金箔片接触时间为0.005s,较优化前减少了54%,波形左右两侧残余应力不对称长度从5个缩短为2个网格长度,较优化前残余应力分布不对称长度下降了60%,散热带波形两侧塑性变形对称性得到有效改善。5、对轧波刀结构优化设计方案进行了试验验证,试验结果表明:优化后刀具轧波成形的散热带波形对称性、圆弧半径大小精度都有较大提高,加工精度能够满足市场需求,验证了优化方案与分析方法的正确性。
【关键词】：散热带 轧波刀 轧波过程 有限元分析 优化设计
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG506;TG711
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 引言9-11
• 1.2 散热带及有限元技术简介11-15
• 1.2.1 散热带简介11-14
• 1.2.2 有限元技术简介14-15
• 1.3 国内外发展及研究现状15-19
• 1.3.1 轧波刀设计15-16
• 1.3.2 板料弯曲回弹预测16-18
• 1.3.3 应用前景与推广18-19
• 1.4 本文研究的内容及意义19-20
• 1.5 本章小结20-21
• 第2章 散热带轧波成形机理研究21-35
• 2.1 引言21
• 2.2 散热带轧波加工设备21-24
• 2.3 散热带加工工艺24
• 2.4 金属塑性成形机理分析24-29
• 2.4.1 金属塑性变形条件25-26
• 2.4.2 金属塑性变形微观机理26-28
• 2.4.3 金属塑性变形性能影响因素28-29
• 2.5 散热带轧波成形机理分析29-34
• 2.5.1 散热带塑性成形过程分析29-31
• 2.5.2 金属塑性成形中残余应力的产生及影响31-33
• 2.5.3 板料弯曲成形中的回弹33-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第3章 散热带轧波过程数值模拟及分析35-54
• 3.1 引言35
• 3.2 SolidWorks与ANSYS Workbench软件简介35-37
• 3.2.1 关于SolidWorks35-36
• 3.2.2 ANSYS Worbench软件简介36-37
• 3.3 散热带与轧波刀三维建模37-41
• 3.4 散热带轧波过程瞬态有限元分析41-45
• 3.4.1 定义材料41-42
• 3.4.2 网格划分42-44
• 3.4.3 施加载荷与约束44-45
• 3.4.4 求解计算45
• 3.5 散热带轧波过程数值模拟结果分析45-53
• 3.5.1 铝合金箔片轧波成形分析45-48
• 3.5.2 铝合金箔片轧波过程中应力变化分析48-49
• 3.5.3 铝合金箔片轧波过程中切应力分析49-50
• 3.5.4 铝合金箔片轧波过程中正应力分析50
• 3.5.5 铝合金箔片轧波过程中塑性应变分析50-51
• 3.5.6 铝合金箔片成形后残余应力分布研究51-52
• 3.5.7 刀具齿顶圆弧应力分布研究52-53
• 3.6 本章小结53-54
• 第4章 轧波刀结构优化与实验验证54-62
• 4.1 引言54
• 4.2 结构优化设计基本思想与方法54-55
• 4.3 轧波刀结构优化与数值模拟对比分析55-59
• 4.3.1 摩擦对残余应力影响研究55-56
• 4.3.2 轧波刀结构优化56-57
• 4.3.3 刀具优化数值模拟对比分析57-59
• 4.4 优化方案实验验证59-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第5章 结论与展望62-64
• 5.1 总结62-63
• 5.2 展望63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-67
• 附录A67-68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 叶玉刚;薛勇;段江年;;板料成形回弹模拟及补偿技术研究现状[J];锻压装备与制造技术;2009年03期

2 刘世雄;铝翅片滚刀综合试验台的研制[J];天津汽车;2002年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 刘克进;薄板冲压回弹试验研究及数值模拟对比分析[D];湖南大学;2004年

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本文编号：541608