板材冲压成形的一步逆拟协调等几何分析方法研究
发布时间：2021-12-19 18:07
汽车覆盖件模具的研发设计成本约占整车研发成本的三分之二,同时模具的工业制造水准也是影响汽车制造业发展的重要因素之一。金属板料成形数值模拟技术的应用很大程度上提高了模具的研发设计效率,缩短了汽车研发设计的周期。基于塑性形变理论的一步逆成形方法因其高求解速度特点而被应用于冲压零件的研发设计初期,该方法从零件的最终构型出发忽略成形加载过程,通过有限元方法确定在满足一定边界条件下零件各节点在初始毛坯构型中对应的位置,比较两构型节点间的位置得到零件的应力、应变和厚度分布。有限单元法是数值模拟技术的核心和基础,拟协调有限元法和等几何分析法分别是是有限元方法中两种不同类型的方法。拟协调方法的基本思想是积分弱化几何方程与平衡方程,其因刚度矩阵为显示形式和能够有效避免剪切闭锁现象而被应用于多个领域。基于NURBS基函数的等几何分析方法具有几何表示精确、无需划分网格、单元连续性高等优点而被广泛采用。本文主要对两种有限单元方法于一步逆成形方法中的应用进行研究,主要研究内容包括:（1）利用假设应力拟协调技术框架和基本解析解方法构造四边形多节点的高次拟协调平面单元。首先选取同时满足平衡方程和本构关系的基本解析解...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题选题背景及意义
1.2 拟协调有限元方法研究概况
1.3 基于等几何分析的板材数值模拟技术研究概况
1.4 板材冲压成形数值模拟技术研究概况
1.5 本文主要研究内容
2 多节点拟协调元的构造和在初始解中的应用研究
2.1 引言
2.2 初始假设应力拟协调方法概述
2.3 假设应力拟协调多节点四边形平面单元
2.3.1 基于应力函数基本解析解的初始假设应力方程
2.3.2 数值积分与单元应变场的计算
2.4 数值例子
2.4.1 分片检验测试
2.4.2 悬臂梁纯弯曲问题
2.4.3 库克斜梁问题
2.4.4 厚曲梁问题
2.5 多节点假设应力拟协调元在一步逆成形初始解中的应用
2.6 本章小结
3 等几何分析理论与等几何分析平面单元
3.1 引言
3.2 B样条基本理论
3.2.1 B样条基函数
3.2.2 B样条曲线
3.2.3 B样条曲面
3.3 非均匀有理B样条NURBS
3.3.1 NURBS基函数
3.3.2 NURBS曲线、曲面
3.4 基于NURBS的等几何分析有限元方法
3.4.1 等几何分析方法的空间概念
3.4.2 等几何分析有限元法的基本步骤
3.5 等几何分析平面单元
3.6 本章小结
4 一步逆成形等几何分析方法研究
4.1 引言
4.2 一步逆成形方法基本理论
4.2.1 一步逆成形方法的几何关系
4.2.2 一步逆成形方法的本构关系
4.2.3 虚功原理在一步逆成形方法中的应用
4.3 一步逆成形等几何分析方法的构建
4.3.1 一步逆成形等几何分析单元刚度矩阵构造
4.3.2 一步逆成形等几何分析等效压边力求解
4.3.3 一步逆成形等几何分析塑性迭代求解
4.4 一步逆成形等几何分析初始解预示算法
4.5 数值应用
4.5.1 方盒算例
4.5.2 S梁算例
4.5.3 压边力作用下的方盒算例
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向等几何分析的几何计算[J]. 徐岗,李新,黄章进,吴梦,蔺宏伟. 计算机辅助设计与图形学学报. 2015(04)
[2]拟协调元研究综述[J]. 胡平,夏阳. 力学进展. 2012(06)
[3]基于节点切平面解耦列式的一步逆成形法[J]. 周平,胡平,张健伟,张向奎. 机械工程学报. 2010(22)
[4]多工步板料成形问题的多步反向模拟法[J]. 唐炳涛,赵震,陈军,董湘怀,阮雪榆. 机械工程学报. 2006(12)
[5]板材冲压翻边的解析理论模型[J]. 胡平,李运兴,李大永. 力学学报. 2001(06)
[6]有限元分析中的拟协调元[J]. 唐立民,陈万吉,刘迎曦. 大连工学院学报. 1980(02)
博士论文
[1]拟协调板壳单元及板材成形中的若干问题研究[D]. 王长生.大连理工大学 2013
[2]汽车车身部件一步逆成形有限元法与碰撞仿真研究[D]. 鲍益东.吉林大学 2004
本文编号：3544824
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题选题背景及意义
1.2 拟协调有限元方法研究概况
1.3 基于等几何分析的板材数值模拟技术研究概况
1.4 板材冲压成形数值模拟技术研究概况
1.5 本文主要研究内容
2 多节点拟协调元的构造和在初始解中的应用研究
2.1 引言
2.2 初始假设应力拟协调方法概述
2.3 假设应力拟协调多节点四边形平面单元
2.3.1 基于应力函数基本解析解的初始假设应力方程
2.3.2 数值积分与单元应变场的计算
2.4 数值例子
2.4.1 分片检验测试
2.4.2 悬臂梁纯弯曲问题
2.4.3 库克斜梁问题
2.4.4 厚曲梁问题
2.5 多节点假设应力拟协调元在一步逆成形初始解中的应用
2.6 本章小结
3 等几何分析理论与等几何分析平面单元
3.1 引言
3.2 B样条基本理论
3.2.1 B样条基函数
3.2.2 B样条曲线
3.2.3 B样条曲面
3.3 非均匀有理B样条NURBS
3.3.1 NURBS基函数
3.3.2 NURBS曲线、曲面
3.4 基于NURBS的等几何分析有限元方法
3.4.1 等几何分析方法的空间概念
3.4.2 等几何分析有限元法的基本步骤
3.5 等几何分析平面单元
3.6 本章小结
4 一步逆成形等几何分析方法研究
4.1 引言
4.2 一步逆成形方法基本理论
4.2.1 一步逆成形方法的几何关系
4.2.2 一步逆成形方法的本构关系
4.2.3 虚功原理在一步逆成形方法中的应用
4.3 一步逆成形等几何分析方法的构建
4.3.1 一步逆成形等几何分析单元刚度矩阵构造
4.3.2 一步逆成形等几何分析等效压边力求解
4.3.3 一步逆成形等几何分析塑性迭代求解
4.4 一步逆成形等几何分析初始解预示算法
4.5 数值应用
4.5.1 方盒算例
4.5.2 S梁算例
4.5.3 压边力作用下的方盒算例
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向等几何分析的几何计算[J]. 徐岗,李新,黄章进,吴梦,蔺宏伟. 计算机辅助设计与图形学学报. 2015(04)
[2]拟协调元研究综述[J]. 胡平,夏阳. 力学进展. 2012(06)
[3]基于节点切平面解耦列式的一步逆成形法[J]. 周平,胡平,张健伟,张向奎. 机械工程学报. 2010(22)
[4]多工步板料成形问题的多步反向模拟法[J]. 唐炳涛,赵震,陈军,董湘怀,阮雪榆. 机械工程学报. 2006(12)
[5]板材冲压翻边的解析理论模型[J]. 胡平,李运兴,李大永. 力学学报. 2001(06)
[6]有限元分析中的拟协调元[J]. 唐立民,陈万吉,刘迎曦. 大连工学院学报. 1980(02)
博士论文
[1]拟协调板壳单元及板材成形中的若干问题研究[D]. 王长生.大连理工大学 2013
[2]汽车车身部件一步逆成形有限元法与碰撞仿真研究[D]. 鲍益东.吉林大学 2004
本文编号：3544824
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