四通管内高压成形有限元模拟及工艺分析和优化

发布时间：2017-09-11 00:35

  本文关键词：四通管内高压成形有限元模拟及工艺分析和优化

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【摘要】：在航空航天、汽车工业等领域，在保证汽车零部件质量的前提下，减轻构件的重量是先进制造技术发展的趋势之一。内高压成形技术正是在此需求下的产生的一种以轻量化为核心的先进制造技术。相对于传统的机加工、铸、锻、焊等工艺技术，内高压成形技术生产的管类零件，成形产品质量好，节约材料，已成为塑性加工领域研究的前沿和热点。 本文运用有限元模拟仿真软件Dynaform详细地分析了凹模过渡区圆角半径、内压力加载方式、左右挤压冲头的轴向进给、平衡冲头的进给、摩擦系数等主要工艺参数对四通管内高压成形结果的影响规律。在满足四通管件质量要求的前提下，，应该尽量选用凹模圆角半径大的模具。对于内压力的加载方式，本文分别研究了双线性、梯度、三线性内压力加载路径对四通管内高压成形结果的影响，并最终确定使用三线性内压加载路径。轴向进给的主要补料阶段应该在成形阶段，整形阶段应该减小进给量或零进给。平衡冲头的进给成形过程中应尽量与支管保持顶部接触，最终使管件在良好的压应力的状态下成形。 对于内高压成形参数的优化，本文提出了一种有限元模拟软件与响应面法相结合进行参数优化的方法。选取初始进给量、初始内压力、中间内压力作为设计变量，成形后管件的最小壁厚和最大壁厚为设计目标，基于Box-BehnkenDesign实验设计和响应曲面法，分别建立以管件的最小壁厚和最大壁厚为目标的响应面模型。通过方差和回归分析，确定了模型的最优参数。将模型预测的因素值进行有限元数值模拟后得到的结果与模型得出的结果值的误差率均小于1%，验证了模型的可靠性。
【关键词】：四通管 内高压成形 有限元模拟 响应面法
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG394
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 引言10
• 1.2 内高压成形概述10-12
• 1.2.1 内高压成形技术的应用10-11
• 1.2.2 内高压成形技术的优缺点11-12
• 1.3 内高压成形国内外研究现状12-13
• 1.4 课题研究目的及内容13-15
• 第2章 内高压成形原理及有限元理论分析15-22
• 2.1 内高压成形原理15-17
• 2.1.1 内高压成形工艺过程15-16
• 2.1.2 内高压成形件的分类16
• 2.1.3 内高压成形的缺陷16-17
• 2.2 有限元理论分析17-21
• 2.2.1 弹塑性有限元基本理论17-19
• 2.2.2 动态显示算法理论分析19-20
• 2.2.3 屈服准则20-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第3章 四通管内高压成形的有限元模拟22-44
• 3.1 四通管内高压成形有限元模型22-23
• 3.1.1 四通管的有限元模型22-23
• 3.1.2 管坯的材料模型23
• 3.2 凹模圆角半径对四通管成形质量的影响23-26
• 3.3 内压力对四通管成形质量的影响26-35
• 3.3.1 双线性内压加载方式对四通管成形质量的影响27-29
• 3.3.2 梯度内压力加载方式对四通管成形质量的影响29-32
• 3.3.3 三线性内压加载方式对四通管成形质量的影响32-35
• 3.4 轴向进给对四通管成形质量的影响35-37
• 3.5 平衡冲头进给对四通管内高压成形质量的影响37-40
• 3.6 摩擦系数对四通管成形质量的影响40-43
• 3.7 本章小结43-44
• 第4章 四通管内高压成形的优化与分析44-55
• 4.1 Design-Expert 软件简介44
• 4.2 响应面法概述44-45
• 4.2.1 响应面法44-45
• 4.2.2 响应面拟合度和评价指标45
• 4.3 试验设计45-47
• 4.4 响应值的回归分析47-53
• 4.4.1 响应曲面模型的拟合47-48
• 4.4.2 方差及回归分析48-50
• 4.4.3 响应曲面分析50-53
• 4.5 优化与模型验证53-54
• 4.6 本章小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-59
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文59-60
• 致谢60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：827603