冲压速度对板料成形性能的影响研究

发布时间：2017-08-19 06:28

  本文关键词：冲压速度对板料成形性能的影响研究

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【摘要】：拉深成形是一种重要的金属板料成形方法,其生产出的零件在质量、成本和效率上是其它加工工艺无法替代的。传统的成形工艺方案往往依赖于从业者的经验积累,需要对各工艺参数进行反复的修改和调试。随着计算机和CAE技术的发展,利用有限元的方法对板料拉深成形过程进行模拟得到了广泛的应用。本文通过对CAE涉及到的理论进行深入探讨和研究,采用动力学显式算法作为有限元计算的求解方法,并引入含有应变率效应的Johnson-Cook本构方程,对不同速度加载条件下筒形件的拉深过程进行数值模拟。在建模过程中,对板料模型划分不同区域的S4R单元并采用基于罚函数法的面-面接触方式描述问题中的接触摩擦,同时通过解析的方法推导出板料拉深成形过程的成形极限曲线(FLC),进而建立损伤与失效准则,并将其加入到有限元模型中。建立不同的冲压速度,通过对圆筒形件的拉深成形进行模拟,研究成形过程中变化的冲压速度和恒定的冲压速度对板料成形性能的影响,得到不同加载速度模式下拉深件的等效应力、等效应变和截面壁厚的一般变化规律,对数据进行处理得到板料的成形极限图并进行分析。基于FLD的损伤和演化准则,利用黄金分割法模拟计算板料的极限拉深系数,并研究不同的冲压速度下,速度正弦变化和恒定加载对板料的极限拉深系数的影响。模拟结果表明：在一定的冲压速度范围内,随着速度的增大,正弦变化的与恒定的冲压速度对板料性能的影响差距在逐渐减小。通过模拟的方法可以得到板料的极限拉深系数,速度恒定与正弦变化加载下得到的极限拉深系数大致相同：随着冲压速度的增大,板料的极限拉深系数会相应降低。
【关键词】：动力学显式 Johnson-Cook本构方程 损伤与演化 极限拉深系数
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG386
【目录】：

• 致谢6-7
• 摘要7-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 绪论13-18
• 1.1 引言13
• 1.2 金属塑性成形的分析方法13-14
• 1.3 板料成形有限元数值模拟研究概况14-17
• 1.4 本课题主要研究目的和内容17-18
• 1.4.1 研究目的17
• 1.4.2 研究内容17-18
• 第二章 板料成形过程的有限元理论18-33
• 2.1 引言18
• 2.2 拉深成形过程中板料的应力和应变分析18-19
• 2.3 板料成形弹塑性变形有限元理论19-23
• 2.3.1 物体的构形和运动描述19-20
• 2.3.2 变形梯度和位移梯度20-21
• 2.3.3 应变张量21-22
• 2.3.4 变形速率22-23
• 2.3.5 应力张量及变化率23
• 2.4 弹塑性本构关系23-24
• 2.5 塑性硬化模型24-25
• 2.6 板料成形的有限元算法25-27
• 2.6.1 静态隐式算法与动态显式算法25-26
• 2.6.2 动态显式算法的核心26-27
• 2.7 接触与摩擦处理27-28
• 2.8 损伤与失效28-32
• 2.8.1 损伤产生的判断准则29-30
• 2.8.2 金属板料失稳的损伤破坏发生准则30
• 2.8.3 成形极限图(FLD)失效判据准则30-31
• 2.8.4 材料损伤演化规律31-32
• 2.8.5 基于有效塑性位移的损伤演化定义32
• 2.9 本章小结32-33
• 第三章 圆筒形件拉深成形的有限元建模33-39
• 3.1 引言33
• 3.2 拉深几何模型的建立33-34
• 3.3 本构模型的建立34-35
• 3.4 拉裂损伤的建立35-38
• 3.4.1 成形极限图(FLD)的定义35-37
• 3.4.2 损伤的演化37-38
• 3.5 起皱的判据38
• 3.6 本章小结38-39
• 第四章 冲压速度对板料成形性能的影响39-48
• 4.1 引言39
• 4.2 机械压力机中的滑块运动分析39-41
• 4.3 冲压速度的变化对板料拉深性能的影响41-42
• 4.4 冲压速度的定义42-43
• 4.5 模拟结果分析43-47
• 4.5.1 不同冲压速度下模拟的等效应力、等效应变及截面厚度43-46
• 4.5.2 不同冲压速度下的FLD图46-47
• 4.6 本章小结47-48
• 第五章 基于FLD损伤的板料极限拉深系数模拟48-58
• 5.1 引言48
• 5.2 冲压速度对极限拉深系数的影响48-49
• 5.2.1 极限拉深系数的研究意义48-49
• 5.2.2 极限拉深系数的优化及速度的定义49
• 5.3 基于FLD损伤的冲压速度对板料极限拉深系数的影响49-55
• 5.4 不同冲压速度对板料极限拉深系数的影响55-56
• 5.5 本章小结56-58
• 第六章 结论及展望58-59
• 6.1 结论58
• 6.2 展望58-59
• 参考文献59-63
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文63

【参考文献】

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1 郭正华;铝合金板温成形关键技术的研究[D];华中科技大学;2004年

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本文编号：699210