多道次轮毂旋压成形数值模拟技术及仿真研究

发布时间：2017-09-17 01:27

  本文关键词：多道次轮毂旋压成形数值模拟技术及仿真研究

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【摘要】：旋压成形技术是一种通过旋轮边自转边挤压旋转工件使其发生金属塑性变形而使其成形为壁厚改变的管状类零件或者锥形弧形类的空心回转体零件的加工工艺,由于旋压成形工艺具有对工件的一次成形的特点,具有较好的降低材料成本、提高加工生产效率、很好的成形产品质量等优点。因而旋压成形技术正被广泛的应用开来,在汽车制造业、航空加工业以及军用装备等领域都有很好的发展。旋压成形是结合了挤压、锻造、拉深和滚压等材料成形工艺的技术特点,特征上表现为材料的局部连续塑性变形。旋压成形工艺主要分为单道次旋压成形和多道次旋压成形工艺,然而,相对于单道次旋压工艺而言多道次旋压的成形机理更为复杂,其中旋轮进给轨迹和工艺参数在各道次间的相互影响对于多道次旋压的成形规律上、成形产品质量上和整体成形效率上都有着较大的影响。本文根据多道次旋压成形过程的特点,以及结合轮毂旋压成形的实际生产状况,采用非线性功能强大的有限元分析软件ABAQUS的弹塑性有限元方法,首先对筒形件进行强力正反旋的仿真分析,通过对正反旋成形后的的等效应力的分析得出一般情况下正旋形式较好。之后主要研究轮毂的旋压过程进行数值模拟,建立了符合实际的多道次车轮轮毂旋压的成形过程分析,系统地研究了多道次旋压弹塑性有限元模拟中的连续加载、材料强化以及边界条件处理与网格划分等关键技术问题。以ABAQUS有限元软件为平台,研究了旋轮进给率、减薄率和摩擦系数等重要参数下的工件第一道次、第二道次以及整形道次中的等效应力极大值、等效应变极大值。得到旋压成形过程中各道次的应力应变分布情况,分析了应变区金属流动规律,为有效的制定成形工艺、优化提供了必要结果。通过对进给率,摩擦系数和减薄率等几个重要的工艺参数下的模拟结果的分析和以应力应变和成形能量走势为主要判断依据,通过正交化处理得出不同参数对旋压成形的影响大小依次为：旋轮进给率f摩擦系数u减薄率t。然后再由神经网络和遗传算法进一步分析优化进给比、摩擦系数等条件对旋压成形质量的影响关系,得到最优的工艺参数组合。
【关键词】：多道次 旋压成形 工艺参数 数值模拟 神经网络
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 绪论7-16
• 1.1 引言7
• 1.2 旋压成形的工艺特点及分类7-14
• 1.2.1 普通旋压7-12
• 1.2.1.1 普通旋压的研究现状9-10
• 1.2.1.2 旋轮进给轨迹的研究10-12
• 1.2.2 强力旋压12-14
• 1.3 选题意义和研究内容14-16
• 1.3.1 研究目的与意义14
• 1.3.2 研究内容14-16
• 第二章 弹塑性有限元法理论基础16-24
• 2.1 弹塑性本构关系16
• 2.2 非线性问题16-17
• 2.3 材料弹塑性行为表述17-18
• 2.4 弹塑性有限元求解方程18-19
• 2.4.1 虚功率方程18
• 2.4.2 弹塑性本构方程18-19
• 2.5 屈服准则19-21
• 2.5.1 Barlat—Lian屈服准则19
• 2.5.2 Hill屈服准则19-20
• 2.5.3 Mises屈服准则20-21
• 2.6 弹塑性理论加载卸载的处理方法21-23
• 2.7 本章小结23-24
• 第三章 多道次拉深旋压工艺分析及参数选择24-29
• 3.1 零件的结构特点24
• 3.2 主要的工艺参数分析24-28
• 3.2.1 旋轮进给率24-25
• 3.2.2 减薄率25
• 3.2.3 主轴转速(芯模转速)25-26
• 3.2.4 旋轮与芯模间隙26
• 3.2.5 旋轮与工件的摩擦系数26
• 3.2.6 旋轮道次规范和旋轮运动轨迹26-27
• 3.2.7 旋轮形状27-28
• 3.3 本章小结28-29
• 第四章 旋压成形有限元模型的建立29-40
• 4.1 ABAQUS软件简介29
• 4.2 ABAQUS的优势29-30
• 4.3 ABAQUS/Explicit所应用的动力学显示有限元方法30
• 4.4 有限元模型的建立30-39
• 4.4.1 建模过程应用的基本假设和简化31-32
• 4.4.2 建模流程32-39
• 4.5 本章小结39-40
• 第五章 工艺参数对多道次旋压成形的影响40-48
• 5.1 引言40-41
• 5.2 成形过程中的应力应变分布41-43
• 5.3 旋轮进给比对旋压成形的影响43-44
• 5.4 摩擦系数比对旋压成形的影响44-46
• 5.5 不同的减薄率对旋压成形的影响46-47
• 5.6 多道次各道次能量和变形分析47
• 5.7 本章小结47-48
• 第六章 汽车轮毂多道次旋压工艺优化48-56
• 6.1 人工神经网络及遗传算法简介48-50
• 6.1.1 人工神经网络48-49
• 6.1.2 遗传算法49-50
• 6.2 曲线优化50-56
• 6.2.1 确定设计目标50-51
• 6.2.2 神经网络优化51-53
• 6.2.3 遗传算法优化53-54
• 6.2.4 优化结果54-56
• 第七章 结论与展望56-58
• 7.1 结论56
• 7.2 展望56-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-62
• 作者简介62
• 攻读硕士学位期间发表论文62-63

【参考文献】

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本文编号：866479