汽车排气系统前管内高压成形开裂分析

发布时间：2022-04-23 19:13

　　本文针对汽车排气系统前管的内高压成形过程中存在开裂问题,开展了汽车排气系统前管内高压成形的力学建模、内高压成形工艺参数的模拟与优化、汽车排气系统前管内高压成形的试验验证等内容的研究,其研究结果对前管内高压成形的实际生产具有指导意义。首先,建立了汽车排气系统前管在内高压成形过程中的力学模型,获得了内高压成形过程中不同阶段的受力情况和成形规律。将排气前管内高压成形过程分为三个阶段:初始成形阶段、成形阶段、整形阶段。初始成形阶段内压力较低,管材主要受轴端轴向进给压力,各成形区壁厚增加;成形前期阶段,驼峰成形区向外膨胀,同时轴向进给补料,因为这时内压力依旧较小,轴向进给力起变形主导作用,驼峰壁厚增加;成形后期阶段,驼峰继续向外膨胀,内压力对于变形起主导作用,轴向进给补料效果减弱,壁厚降低;中间环形凸台成形区在成形阶段属于自由膨胀成形,壁厚降低;整形阶段,轴向进给停止,驼峰和中间环形凸台在升高的内压力下贴模成形,属于自由膨胀成形,壁厚降低。其次,通过有限元仿真验证了各个GTN损伤参数对于439不锈钢拉伸应力-应变曲线的影响,并通过有限元反求法,建立GTN损伤模型。其中,初始孔洞体积分数和临界孔洞... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 内高压成形技术
        1.2.1 内高压成形技术原理及分类
        1.2.2 内高压成形工艺过程
        1.2.3 内高压成形技术的应用
        1.2.4 国内外发展趋势
    1.3 内高压成形工艺的优缺点
    1.4 内高压成形极限的研究现状
        1.4.1 内高压成形过程中出现的主要缺陷
        1.4.2 管材成形极限研究
        1.4.3 管材内高压成形破裂的研究
        1.4.4 GTN损伤模型
    1.5 论文的主要内容
第2章 汽车排气前管内高压成形有限元仿真建模及成形分析
    2.1 有限元分析理论
        2.1.1 有限元法的定义
        2.1.2 有限元法简介
        2.1.3 有限元分析的一般过程
        2.1.4 有限元分析软件介绍
        2.1.5 弹塑性有限元基本理论
        2.1.6 动态显式有限元分析基本理论
    2.2 排气前管有限元建模
        2.2.1 排气前管材料选择
        2.2.2 排气前管基本结构
        2.2.3 建立模型
        2.2.4 设定边界条件
        2.2.5 网格划分
    2.3 内高压成形力学分析
        2.3.1 初始屈服压力
        2.3.2 最大内压力
        2.3.3 开裂压力
    2.4 管材内高压成形过程应力应变分析
        2.4.1 初始填充阶段
        2.4.2 成形阶段
        2.4.3 整形阶段
    2.5 本章小结
第3章 439不锈钢GTN损伤参数确定
    3.1 引言
    3.2 模型描述
        3.2.1 GTN损伤模型
        3.2.2 各向异性GTN损伤模型
    3.3 材料单向拉伸试验及有限元模型
        3.3.1 平板拉伸试验
        3.3.2 有限元模型数值分析
    3.4 GTN参数分析
        3.4.1 初始孔洞体积分数
        3.4.2 临界孔洞体积分数
        3.4.3 失效孔洞体积分数
        3.4.4 形核孔洞体积分数
    3.5 GTN参数确定
    3.6 本章小结
第4章 汽车排气系统前管内高压开裂及成形参数分析
    4.1 引言
    4.2 线性加载内高压成形数值仿真分析
        4.2.1 线性加载过程开裂分析
        4.2.2 开裂解决方法分析
    4.3 单因数双线性加载路径数值仿真分析
        4.3.1 轴向进给双线性加载路径对成形的影响分析
        4.3.2 内压力双线性加载路径对内高压成形的影响分析
        4.3.3 改进型双线性加载路径数值仿真分析
    4.4 三段式内压力加载内高压成形模拟
    4.5 摩擦系数对内高压成形的影响
    4.6 本章小结
第5章 汽车排气系统前管内高压成形试验
    5.1 引言
    5.2 试验装置及试验方案
        5.2.1 试验装置
        5.2.2 试验方案
    5.3 试验结果及分析
        5.3.1 试验结果
        5.3.2 开裂分析
    5.4 去应力退火
        5.4.1 温度
        5.4.2 保温时间
        5.4.3 去应力退火试验
    5.5 试加工
第6章 结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车前副车架内高压成形工艺研究[J]. 刘晓晶,杨然,冯章超,王哲.  哈尔滨理工大学学报. 2018(02)
[2]管材内高压成形工艺研究[J]. 王庆辉,范清风.  热加工工艺. 2016(07)
[3]基于韧性断裂准则的修正MK模型及其在充液热成形中的应用（英文）[J]. 杨希英,郎利辉,刘康宁,郭禅.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(10)
[4]扭力梁内高压成形的起皱行为[J]. 韩聪,张伟玮,谢文才,苑世剑.  哈尔滨工业大学学报. 2013(01)
[5]T型三通管液压成形的塑性损伤（英文）[J]. 滕步刚,苑世剑,陈增涛,金学润.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(S2)
[6]GTN细观损伤模型参数对板料损伤行为的影响[J]. 陈志英,董湘怀.  锻压技术. 2012(03)
[7]内高压成形理论与技术的新进展[J]. 苑世剑,何祝斌,刘钢,王小松,韩聪.  中国有色金属学报. 2011(10)
[8]管材内高压成形产品失效机理分析及对策研究[J]. 陈维,庄千芳.  热加工工艺. 2010(17)
[9]焊后去应力退火的机理及应用[J]. 刘永刚,李显,李少华.  金属加工(热加工). 2009(14)
[10]439铁素体不锈钢的研制[J]. 翟瑞银,郑宏光,何慎,戚国平,沈继程.  宝钢技术. 2009(01)

博士论文
[1]冲压成形中破裂和回弹的细观损伤力学分析[D]. 陈志英.上海交通大学 2009
[2]异形截面空心结构件内高压成形工艺研究[D]. 周林.合肥工业大学 2008

硕士论文
[1]基于GTN损伤的铝合金管内高压成形的破裂预测[D]. 刘银泉.哈尔滨工业大学 2013



本文编号：3647813