带筋板离散夹钳拉伸成形数值模拟研究

发布时间：2017-09-25 22:18

  本文关键词：带筋板离散夹钳拉伸成形数值模拟研究

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【摘要】：带筋板可用于成形各种形状的曲面件,带筋板成形件具有轻量化、刚度大的特点,在人造卫星外壳、飞机壁板等结构中使用带筋板成形件能够有效提高结构刚度、降低自身重量,从而节约燃料、降低成本,节能减排也是响应国家绿色、环保、节约的号召。离散夹钳拉伸成形是一种新型的板材柔性成形技术,与传统整体夹钳拉伸成形相比,大大缩短了过渡区长度,板材更易贴模,不易出现拉裂、起皱等问题,成形件回弹小、精度高,在飞机蒙皮、高速列车车头覆盖件等的成形中有非常重要的应用。本文采用离散夹钳拉伸成形技术将带筋板拉伸成形为三维曲面件,以鞍形件为例研究带筋板的成形结果,以无筋成形件为参照,分析筋的位置、高度、宽度对成形结果及回弹的影响,并通过实验对数值模拟结果进行验证。主要的研究内容及结论如下:(1)研究了离散夹钳拉形原理及其优点,分析了有限元理论基础并使用ABAQUS有限元分析软件建立了相应的有限元模型。(2)对比分析筋垂直拉伸方向、平行拉伸方向、十字交叉时带筋板成形结果,结果表明:筋垂直拉伸方向时,成形件垂直拉伸方向的应力应变分布不均匀,筋两端处应力应变骤增,出现应力集中现象,带筋板变形不均匀;筋平行拉伸方向和十字交叉时,成形件应力应变分布较均匀,没有出现应力集中现象,带筋板变形较均匀。(3)研究了筋的高度对带筋板成形结果的影响,结果表明:筋垂直拉伸方向时,随着筋高度的增加,成形件筋两端处的应力应变骤增,出现应力集中现象,带筋板变形不均匀,回弹量沿垂直拉伸方向和平行拉伸方向均增大,成形精度降低;筋平行拉伸方向时,随着筋高度的增加,成形件平行拉伸方向的应力应变值减小,带筋板变形较均匀,但平行拉伸方向回弹量逐渐增大,垂直拉伸方向回弹量逐渐减小;筋的高度不宜过大,否则带筋板变形不均匀,容易出现应力集中现象,成形精度也大大降低。(4)研究了筋的宽度对带筋板成形结果的影响,结果表明:筋垂直拉伸方向时,随着筋宽度的增加,成形件垂直拉伸方向的应力应变逐渐减小,带筋板变形比较均匀,没有出现应力集中现象,但平行拉伸方向回弹量逐渐增大,精度降低;筋平行拉伸方向时,随着筋宽度的增加,成形件平行拉伸方向的应力应变逐渐减小,回弹量变化不大,带筋板变形比较均匀,成形件精度较高;但筋宽不宜过大,否则带筋板中心变形困难,板材整体变形更加不均匀。(5)使用三种不同的带筋板进行离散夹钳拉形实验,通过对比其成形结果得出:垂直拉伸方向筋对成形件精度的影响最大,成形件垂直拉伸方向精度较低;筋平行拉伸方向和十字交叉时成形件精度较高。
【关键词】：带筋板 离散夹钳 数值模拟 拉伸方向 回弹
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-25
• 1.1 引言11-12
• 1.2 板材加工成形方法12-18
• 1.2.1 旋压成形12-13
• 1.2.2 滚弯成形13-14
• 1.2.3 水火弯板成形14-15
• 1.2.4 激光成形15-16
• 1.2.5 传统拉形16-18
• 1.3 离散夹钳拉形技术及其原理18-19
• 1.4 带筋板国内外研究现状19-21
• 1.5 数值模拟技术在板材成形中的应用21-22
• 1.6 选题意义及主要研究内容22-23
• 1.6.1 选题的意义22
• 1.6.2 主要研究内容22-23
• 1.7 本章小结23-25
• 第2章 拉伸成形有限元理论基础及模型的建立25-37
• 2.1 引言25
• 2.2 有限元理论基础25-28
• 2.2.1 虚功原理25-26
• 2.2.2 动态显式有限元方程26-28
• 2.3 屈服准则和塑性变形理论28-33
• 2.3.1 屈服准则28-31
• 2.3.2 塑性变形理论31-33
• 2.4 有限元模型的建立33-36
• 2.4.1 材料的选择及其截面属性33-34
• 2.4.2 分析步及加载幅值34
• 2.4.3 边界条件和载荷34-35
• 2.4.4 网格划分35-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第3章 带筋板离散夹钳拉形结果研究37-57
• 3.1 引言37
• 3.2 筋的位置对带筋板成形结果的影响37-42
• 3.3 筋的高度对带筋板成形结果的影响42-48
• 3.3.1 筋垂直拉伸方向时带筋板成形结果对比42-45
• 3.3.2 筋平行拉伸方向时带筋板成形结果对比45-48
• 3.4 筋的宽度对带筋板成形结果的影响48-55
• 3.4.1 筋垂直拉伸方向时带筋板成形结果对比48-52
• 3.4.2 筋平行拉伸方向时带筋板成形结果对比52-55
• 3.5 本章小结55-57
• 第4章 带筋板离散夹钳拉形回弹研究57-73
• 4.1 引言57
• 4.2 回弹数值模拟分析57-59
• 4.2.1 回弹理论分析57-58
• 4.2.2 回弹的数值模拟算法58-59
• 4.3 筋位置不同的成形件回弹分析59-61
• 4.4 筋高度不同的成形件回弹分析61-64
• 4.4.1 筋垂直拉伸方向时成形件回弹对比61-62
• 4.4.2 筋平行拉伸方向时成形件回弹对比62-64
• 4.5 筋宽度不同的成形件回弹分析64-66
• 4.5.1 筋垂直拉伸方向时成形件回弹对比64-65
• 4.5.2 筋平行拉伸方向时成形件回弹对比65-66
• 4.6 带筋板离散夹钳拉伸成形实验研究66-70
• 4.7 本章小结70-73
• 第5章 结论与展望73-75
• 参考文献75-81
• 致谢81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈雪;王瑶;李明哲;刘文华;林坚磊;;基于可变型面模具的蒙皮件柔性夹钳拉形技术研究[J];机床与液压;2015年05期

2 彭赫力;李明哲;赵毕艳;杨学勤;罗志强;;柔性夹钳拉形力加载与位移加载的数值模拟[J];锻压技术;2014年09期

3 陈雪;李明哲;付文智;聂林;;板料柔性拉形工艺装备的设计与实验研究[J];机械设计;2013年10期

4 柏林;赵志国;龚海波;李黎;李怀学;;航空用钛合金结构件激光成形技术研究进展[J];航空制造技术;2013年11期

5 彭赫力;刘纯国;李明哲;;马鞍面件柔性夹钳多点拉形实验与数值模拟[J];西安交通大学学报;2012年05期

6 杨洁;马世成;吴伏家;;旋压成形技术数值模拟方法的应用现状与发展趋势[J];现代制造工程;2011年01期

7 周养萍;;型材滚弯加工现状与展望[J];锻压装备与制造技术;2010年03期

8 唐伟;杨澍;许江淳;;数控水火弯板机及其工艺的发展现状[J];材料开发与应用;2010年03期

9 阎昱;万敏;王海波;黄霖;;Optimization of press bend forming path of aircraft integral panel[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2010年02期

10 肖寒;刘劲松;程明;张士宏;张兴国;;铝合金整体壁板橡胶填料辅助滚弯成形试验研究[J];轻合金加工技术;2009年06期

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 彭赫力;柔性夹钳拉形过程及其数值模拟研究[D];吉林大学;2013年

2 龚学鹏;三维曲面板类件的多点滚压成形研究[D];吉林大学;2010年

3 裴继斌;船用钢板激光弯曲成形机理及成形规律的研究[D];大连理工大学;2008年

4 郭培军;水火弯板加工自动化关键技术研究[D];大连理工大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 陈超群;鞍形件柔性夹钳拉形的数值模拟研究[D];吉林大学;2015年

2 熊雨竹;水火弯板机器人视觉检测及控制研究[D];大连理工大学;2014年

3 王安源;加筋板柔性成形工艺数值模拟研究[D];吉林大学;2013年

4 李情;冲击荷载下缺陷加筋板结构的有限元动力分析[D];南昌大学;2011年

5 刘海燕;基于人工神经网络的U型材单轴柔性滚弯成形的预测研究[D];南京航空航天大学;2009年

6 周保辉;飞机蒙皮多点拉形工艺的数值模拟研究[D];吉林大学;2008年

7 孟阿军;冲击载荷下加筋板壳结构损伤数值仿真[D];华中科技大学;2007年

8 韦东来;汽车覆盖件成形性分析和数值模拟[D];吉林大学;2004年

，

本文编号：919882