轴对称拉深成形应变分布规律及圆锥形件起皱破裂研究

发布时间：2017-08-13 18:30

  本文关键词：轴对称拉深成形应变分布规律及圆锥形件起皱破裂研究

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【摘要】：轴对称拉深成形是板料成形的基本方式之一,既是板料生产中的常用生产工艺,又是衡量板料成形性能的主要工艺方法之一。虽然目前可采用有限元模拟和实验的方法对板料的各种复杂成形问题进行分析,但对板材的一些共性问题的研究,还是基于对包括轴对称拉深成形的一些基本成形工艺的分析研究。圆锥形件是典型的曲面类零件,成形过程中在法兰区和悬空侧壁区都可能出现起皱,在危险端面也可能出现破裂。因此,对圆锥形件成形过程中起皱和破裂的研究,有实际和理论意义。对板材轴对称拉深成形,研究基于直接积分法的应力应变求解方法。在此基础上,采用能量法和破裂失稳准则分析起皱和破裂问题。采用有限元模拟和实验方法对径向分块压边方法用于圆锥形件的拉深成形进行研究。首先,在平面应力、比例加载等假设条件下,对轴对称拉深成形,采用直接积分求解得到了法兰区应力应变分布。以AA5754和ST16材料的筒形件拉深成形为例,比较了在平面应力、平面应变和等效应变与位置半径反比假设条件下,轴对称拉深成形法兰区的应力、应变的求解过程,并将三种假条件下法兰区应力、应变分布同有限元仿真及实验得到的结果进行了比较。然后,将直接积分法推广至求解轴对称曲面零件的成形问题,给出了包含应变、应变一阶导数和参数的方程和求解过程,说明了所求应变解的收敛性。并分析得到了轴对称成形圆角区,ST16圆锥形件的悬空侧壁区的应力应变分布。将直接积分解法推广至分析轴对称曲面零件成形,为对该类零件的深入研究奠定了基础。在此基础上,对SPCC圆锥形件的拉深成形,采用能量法分析了法兰区和悬空侧壁区的起皱问题,得到了起皱临界压边力曲线;采用破裂失稳条件,分析了圆锥形件拉深成形的破裂问题,给出了破裂临界压边力曲线。并用有限元法分析得到了起皱、破裂临界压边力曲线。最后,采用有限元法分析比较了SPCC圆锥形件采用径向分块压边和普通压边方法的拉深成形效果。设计制作了圆锥形件拉深成形模具,对有限元模拟结果进行了验证。研究表明,分块压边工艺可以改善圆锥形件拉深成形性能。
【关键词】：圆锥形件 拉深 分块压边 起皱 破裂
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG386
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题背景10
• 1.2 轴对称拉深成形应力、应变解析解研究现状10-11
• 1.3 压边力控制研究现状11-14
• 1.3.1 分区域压边力控制方法11-12
• 1.3.2 变压边力控制方法12-14
• 1.4 课题研究内容14-15
• 第2章 基于直接积分法的轴对称拉深成形应力应变解析分析15-39
• 2.1 轴对称拉深成形件法兰应力应变解析解15-29
• 2.1.1 不同假设条件下轴对称拉深成形法兰区解析解15-21
• 2.1.2 不同假设条件下解析解同有限元仿真值的比较21-23
• 2.1.3 三种假设条件下应力应变解析解同有限元仿真值比较23-29
• 2.2 轴对称拉深成形凹模圆角区应力、应变解析解29-33
• 2.2.1 平衡方程及其全微分形式29-30
• 2.2.2 轴对称曲面零件成形参数方程30-31
• 2.2.3 轴对称曲面零件直接积分法31-32
• 2.2.4 凹模圆角区b值的确定32-33
• 2.3 圆锥形件拉深成形悬空侧壁区应力、应变解析解33-37
• 2.3.1 圆锥形件拉深成形悬空侧壁区应力、应变解析解33-35
• 2.3.2 圆锥形件拉深成形应力、应变分布35-37
• 2.4 圆筒形件拉深成形法兰区和凹模圆角区应变测量37-38
• 2.5 本章小结38-39
• 第3章 圆锥形件拉深成形起皱破裂失稳分析39-50
• 3.1 法兰区起皱失稳条件及临界压边力39-41
• 3.2 悬空侧壁区起皱失稳条件及临界压边力计算41-47
• 3.2.1 周向应力起皱功43
• 3.2.2 经向应力起皱功43-45
• 3.2.3 周向弯曲功45-46
• 3.2.4 经向弯曲功46-47
• 3.3 破裂失稳条件及临界压边力47-48
• 3.4 圆锥形件拉深成形临界压边力曲线48-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第4章 圆锥形件成形极限有限元仿真50-57
• 4.1 起皱和破裂的判定依据50-54
• 4.1.1 仿真建模几何尺寸及材料性能50
• 4.1.2 法兰区起皱的判定依据50-52
• 4.1.3 悬空侧壁区起皱的判定依据52-53
• 4.1.4 破裂的判定依据53-54
• 4.1.5 圆锥形拉深零件临界压边力曲线54
• 4.2 不同因素对成形极限图的影响54-56
• 4.2.1 板料厚度t的影响54-55
• 4.2.2 摩擦系数m的影响55-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第5章 不同工艺下圆锥形件拉深成形研究57-63
• 5.1 不同工艺下圆锥形件拉深成形仿真对比57-58
• 5.1.1 不同工艺下模型建立57
• 5.1.2 不同工艺下拉深效果对比57-58
• 5.2 不同工艺下圆锥形件拉深成形实验对比58-62
• 5.2.1 实验设备58-61
• 5.2.2 实验内容61
• 5.2.3 实验结果及分析61-62
• 5.3 本章小结62-63
• 结论63-65
• 参考文献65-68
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果68-69
• 致谢69-70
• 作者简介70

【参考文献】

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本文编号：668739