钣金零件的坯料展开与回弹算法研究

发布时间：2017-09-18 00:11

  本文关键词：钣金零件的坯料展开与回弹算法研究

  更多相关文章： 一步逆成形法 等效阻力 网格参数化 工艺特征 坯料展开 回弹

【摘要】：钣金零件具有重量轻、强度高、大规模量产性能好等显著特点,在汽车工业、航空工业、电子电器等领域都得到了广泛应用。随着计算机技术的发展,有限元模拟技术越来越多的应用到了板料冲压成形上,尤其是复杂形状的钣金件成形。考虑到坯料形状设计精度直接决定了零件的成形精度,且钣金零件成形中往往存在较多的弯曲成形,回弹现象普遍。因此,本文主要基于一步逆成形法,针对钣金成形中坯料展开及回弹模拟两大问题进行算法研究,开发了钣金零件的坯料展开算法及回弹模拟算法。对于钣金零件的坯料展开,本文提出了基于一步逆成形法的等效阻力自适应算法,基于工艺特征的钣金零件展开算法。新的坯料展开算法能够充分考虑拉深筋或压边圈在成形过程中的作用,提高所得坯料形状精度。对于负角区域较多的钣金零件,算法利用网格参数化求解初始解,该方法对负角不敏感,绝大多数零件都能获得一个较好的结果。对于含有成形过程中不参与变形的工艺特征的钣金零件,算法自动将工艺特征部分与非工艺特征部分分离,非工艺特征部分按一步逆成形法展开,工艺特征部分进行平移、旋转操作,最终得到零件成形前构形。对于钣金件弯曲成形后的回弹模拟,现行的方法主要基于增量理论,效率偏低。本文在利用一步逆成形法得到零件相对位移的基础上,基于全量理论,利用DKT12单元进行了回弹有限元列式的推导,大大提高了回弹计算效率,精度较增量法而言略有下降,但在零件设计初期可以有一个很好的预示作用。文章最后以两类典型复杂钣金零件为例,验证了上述坯料展开算法及回弹模拟算法的准确性、有效性。
【关键词】：一步逆成形法 等效阻力 网格参数化 工艺特征 坯料展开 回弹
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG386
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注释表11-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 课题的研究背景及意义12-13
• 1.2 钣金零件坯料展开研究现状13-14
• 1.3 一步逆成形法的研究现状14-15
• 1.4 板料弯曲成形回弹的数值模拟与研究现状15-16
• 1.5 本文的主要研究内容及技术方案16-18
• 第二章 一步逆成形法中边界等效阻力的自适应算法18-36
• 2.1 引言18
• 2.2 一步逆成形法的基本理论18-26
• 2.2.1 一步逆成形法的几何关系19-22
• 2.2.2 一步逆成形法的本构方程22-23
• 2.2.3 一步逆成形法的求解23-24
• 2.2.4 局部坐标与全局坐标的坐标转换矩阵24-26
• 2.3 线弹性反向变形求初始构形26-29
• 2.4 边界等效阻力的自适应算法29-32
• 2.4.1 阻力的量级29-30
• 2.4.2 等效阻力的自适应分布计算方法30-32
• 2.5 某典型冲压零件毛料快速求解算例32-35
• 2.6 小结35-36
• 第三章 基于工艺特征的钣金零件展开算法36-47
• 3.1 引言36-37
• 3.2 零件非工艺特征部分的展开37-41
• 3.2.1 网格参数化求初始解37-39
• 3.2.2 基于滑移约束面的 3D网格光顺算法39-41
• 3.3 工艺特征处理的关键技术41-45
• 3.3.1 工艺特征的分离41-43
• 3.3.2 工艺特征的平移和旋转43-45
• 3.4 小结45-47
• 第四章 钣金零件弯曲成形回弹有限元模拟47-57
• 4.1 引言47
• 4.2 回弹有限元模拟单元模型47-52
• 4.2.1 单元刚度矩阵的推导48-49
• 4.2.2 节点残余内力的求解49-52
• 4.3 回弹有限元模拟的关键技术52-53
• 4.3.1 回弹有限元模拟算法52-53
• 4.3.2 回弹有限元求解过程53
• 4.4 无约束圆柱弯曲回弹算例53-56
• 4.5 小结56-57
• 第五章 钣金零件应用实例57-66
• 5.1 引言57
• 5.2 某典型拉深类钣金零件实例分析57-60
• 5.3 某典型复杂钣金零件实例分析60-65
• 5.4 小结65-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 6.1 全文总结66-67
• 6.2 研究展望67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-73
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文73

【参考文献】

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本文编号：872195