温热冲压成形条件下铝合金FLD影响因素及应用研究

发布时间：2017-08-15 19:18

  本文关键词：温热冲压成形条件下铝合金FLD影响因素及应用研究

  更多相关文章： 成形极限图（FLD） 温热冲压成形 铝合金 误差分析 有限元仿真分析

【摘要】：近些年，国内汽车产销量和保有量的持续增加，能源和污染等问题日益严重。汽车轻量化可以实现节能减排，是解决能源和污染问题的有效的措施之一。随着汽车轻量化的提出，对于轻量化材料的研究成为近几年热门课题。铝合金因其具有一系列优良性能已经成为最理想的汽车轻量化材料之一。但是，铝合金室温下成形性能较差，无法通过冷成形工艺加工形状复杂的构件，采用温热成形工艺可以很好的解决铝合金室温条件下成形性能较差的问题。 成形极限图（Forming Limit Diagram，简称FLD），在分析板料冲压成形的破裂和仿真模拟时经常使用，是板料可成形性CAE分析的重要判断标准之一。在温热成形条件下，铝合金板料在冲压过程中需要温热成形条件下的FLD来判断板料的成形性能。但是国内外对于温热成形条件下FLD的研究相对较少。同时，由于受到实验温度和实验条件的限制，在温热成形条件下很难获得标准中规定的准确的FLD，导致实验数据与理论数据之间存在误差。因此温热成形条件下FLD影响因素的研究对于准确FLD的获得及应用具有重要意义。 本文首先在温热成形条件下5754铝合金FLD实验及实验数据基础上，建立5754铝合金FLD实验的有限元模型，，将仿真数据与实验数据进行对比验证模型的准确性。其中重点在于5754铝合金材料模型的选择以及FLD实验中三种拉延筋有限元模型的对比和选择，并选用等效拉延筋模型进行有限元仿真模拟。 随后，应用准确的有限元模型进行一系列仿真模拟，分析温热成形条件下FLD实验影响因素对FLD准确性的影响并量化实验误差。其中重点分析FLD实验的几何尺寸和摩擦系数这两个影响因素对FLD五方面的影响，包括对FLD实验整体、平面应变状态、双轴拉伸应变状态、单轴拉伸应变状态以及试样断裂位置的影响。研究所得结论对温热成形条件下铝合金成形性的判断提供更准确的判断标准，是铝合金在车身上大量应用的基础。 最后，在温热成形条件下，应用修正实验误差的FLD作为仿真分析的判断标准，对5754铝合金车门外板的冲压成形性进行分析。经过分析可知：1）添加拉延筋可以改善成形过程中出现的起皱等缺陷，是改善板料成形质量的有效方法；2）在适当范围内增大虚拟冲压速度可以提高计算效率，并且仿真模拟的准确性不受虚拟冲压速度增大的影响。
【关键词】：成形极限图（FLD） 温热冲压成形 铝合金 误差分析 有限元仿真分析
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 课题背景11-12
• 1.2 铝合金在汽车车身轻量化方面的应用及发展12-14
• 1.2.1 铝合金简介12-13
• 1.2.2 铝合金在车身轻量化方面的应用及发展13-14
• 1.3 成形极限图14-22
• 1.3.1 成形极限图简介14-16
• 1.3.2 成形极限图的获得16-18
• 1.3.3 成形极限图的研究进展18-21
• 1.3.4 温热成形条件下的成形极限图21-22
• 1.4 本文的主要研究内容22-23
• 第2章 温热成形条件下 FLD 实验有限元模型的建立23-45
• 2.1 温热成形条件下 5754 铝合金 FLD 实验23-25
• 2.1.1 实验所用试样材料以及试样尺寸23-24
• 2.1.2 实验过程以及实验结果24-25
• 2.1.3 实验结果分析25
• 2.2 温热成形条件下 5754 铝合金 FLD 实验有限元模型的建立25-43
• 2.2.1 5754 铝合金材料模型的选择25-29
• 2.2.2 FLD 实验中拉延筋有限元模型的对比和选择29-43
• 2.3 本章小结43-45
• 第3章 温热成形条件下 FLD 实验影响因素分析及误差量化45-57
• 3.1 温热成形条件下有限元仿真内容介绍45
• 3.2 影响因素对 FLD 影响的分析及误差的量化45-55
• 3.2.1 影响因素对 FLD 整体的影响46-47
• 3.2.2 影响因素对平面应变状态的影响47-48
• 3.2.3 影响因素对双轴拉伸应变状态的影响48-49
• 3.2.4 影响因素对单轴拉伸应变状态的影响49-53
• 3.2.5 影响因素对断裂位置的影响53-55
• 3.3 本章小结55-57
• 第4章 温热成形条件下铝合金 FLD 车身应用分析57-69
• 4.1 温热成形条件下准确的铝合金 FLD57-59
• 4.2 车门外板冲压成形有限元仿真模拟59-63
• 4.2.1 几何模型的建立59-61
• 4.2.2 接触和边界条件的设置61
• 4.2.3 仿真结果及分析61-63
• 4.3 车门外板冲压成形 FLD 应用分析63-68
• 4.3.1 拉延筋对成形质量的影响63-65
• 4.3.2 虚拟冲压速度对仿真准确性的影响65-68
• 4.4 本章小结68-69
• 第5章 总结和展望69-71
• 5.1 总结69
• 5.2 展望69-71
• 参考文献71-77
• 作者简介及科研成果77-78
• 致谢78

【参考文献】

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本文编号：679860