发动机镁合金空滤器支架形变机理及内高压胀形技术研究

发布时间：2020-10-28 02:31

　　 AZ31B镁合金具有比强度高、比弹性模量大,散热好,消震好,承受冲击载荷能力大,耐有机物和碱的腐蚀性能好的优点,其也是最轻的实用金属。将镁合金与内高压胀形技术相结合是两种途径相结合的先进制造技术。汽车发动机空滤器支架将镁合金材料引入到管件成形以替代原低碳钢和不锈钢,在满足强度等力学性能指标和可靠性要求下,可以使管件重量降低75%左右,满足了轻量化的需求。然而镁合金在常温下变形能力十分困难,所以本文研究了镁合金AZ31B在热态下的变形能力。确定了在不同温度下镁合金AZ31B的真实应力应变曲线,研究了成形参数在不同温度下的变化规律。结果表明,随着温度的升高,其屈服强度和抗拉强度明显降低,总的延伸率有很大提高。本文还研究了强度系数K,厚向异形指数r,硬化指数n等材料参数随温度升高的变化情况。用SEM扫描电镜观察拉伸试样断口,观察了其表面形貌,通过观察韧窝的深浅,大小,确定了温度对镁合金塑性变形能力有很大的影响。探讨了镁合金空滤器支架的形变机理,对管件进行了受力分析、成形极限分析。还研究了其成形过程中的失效形式和原因。最后研究了成形过程中轴向进给和内压力合理搭配的重要性。利用DYNAFORM有限元软件对镁合金管件高温下的内高压胀形做了仿真和模拟。进行了弯管模拟和仿真,还研究了不同内压,不同轴向进给量,不同摩擦系数对于内高压胀形质量的影响。然后通过正交试验进行管件成形优化设计得到最优结果。最后进行了实验验证,观察所得支架是否符合成形要求。利用ANSYS有限元软件,对AZ31B镁合金空滤器支架做了可靠性分析。研究了在120Hz激励应力下的谐响应分析,还进行了预应力模态计算。通过观察云图,此空滤器支架满足设计要求。
【学位单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U464.134.4
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 内高压胀形技术
        1.2.1 内高压胀形原理
        1.2.2 内高压胀形技术优点
        1.2.3 内高压胀形技术的国内外研究现状
        1.2.4 内高压胀形极限图
    1.3 镁合金热态内高压胀形技术
        1.3.1 镁合金管件热态胀形
        1.3.2 镁合金管件热态内高压胀形原理
        1.3.3 镁合金管件热态内高压胀形研究现状
        1.3.4 镁合金典型的热态成形技术
    1.4 课题主要研究内容
第二章 镁合金管件内高压胀形的机理分析
    2.1 管件成形中的失效形式
    2.2 内高压胀形加载路径与极限分析
    2.3 空滤器支架成形受力分析
        2.3.1 假设条件
        2.3.2 支架在胀形时的应力状态分布
        2.3.3 管件内高压胀形应力范围与变形极限关系解析
    2.4 胀形内压力的估算
        2.4.1 初始变形力的估算
        2.4.2 最终胀形压力计算
    2.5 本章小结
第三章 镁合金管件热态下的塑性成形试验研究
    3.1 AZ31B镁合金管件材料成分
    3.2 镁合金热态拉伸试验
    3.3 胀形性能指标的计算
        3.3.1 屈服强度和抗拉强度
        3.3.2 延伸率
        3.3.3 硬化指数n和强度系数K值
        3.3.4 厚向异性r值
    3.4 断口的SEM扫描电镜
    3.5 本章小结
第四章 镁合金AZ31B空滤器支架内高压胀形有限元模拟和实验验证
    4.1 汽车空滤器支架结构设计
        4.1.1 空滤器支架结构的分析
        4.1.2 支架结构设计方案
    4.2 镁合金空滤器支架型腔建模
    4.3 弯管模拟与仿真
    4.4 空滤器支架预成形
    4.5 不同加载路径对内高压胀形的影响
        4.5.1 单一内压力对胀形的影响研究
        4.5.2 单一轴向进给对胀形的影响研究
        4.5.3 摩擦系数对内高压胀形的影响
    4.6 支架内高压胀形的工艺参数优化
        4.6.1 评价的指标和因素水平
        4.6.2 试验结果分析
        4.6.3 最优结果验证
    4.7 胀形实验验证
    4.8 本章小结
第五章 镁合金空滤器支架的可靠性分析
    5.1 预应力模态计算
        5.1.1 基本原理
        5.1.2 模态仿真
    5.2 最大应力谐响应分析
        5.2.1 谐响应理论分析
        5.2.2 空滤器支架谐响应仿真分析
    5.3 本章小结
第六章 总结和展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈仙风;于忠奇;侯波;李淑慧;林忠钦;;直缝焊管液压成形极限理论预测模型[J];机械工程学报;2011年20期

2 陈仙凤;金杰;;410S21钢高温拉伸性能研究及数值模拟[J];上海金属;2008年03期

3 周林;薛克敏;李萍;;基于FEM的汽车前梁内高压成形工艺研究[J];中国机械工程;2006年S1期

4 薛克敏;周林;;江淮SRV前梁液压胀形过程有限元分析[J];锻压技术;2006年05期

5 杨兵;张卫刚;林忠钦;;一种管件液压成形加载路径的设计方法[J];上海交通大学学报;2006年06期

6 马鸣图;柏建仁;;汽车轻量化材料及相关技术的研究进展[J];新材料产业;2006年06期

7 刘钢;苑世剑;滕步刚;;内高压成形矩形断面圆角应力分析[J];机械工程学报;2006年06期

8 苑世剑;何祝斌;刘钢;;轻合金热态液力成形技术[J];锻压技术;2005年06期

9 杨兵,张卫刚,林忠钦,李淑慧;管件液压成形技术在汽车制造中的应用研究[J];机械设计与研究;2004年05期

10 苑世剑;我国内高压成形技术现状与进展[J];锻压技术;2004年03期

本文编号：2859439