汽车扭力梁纵臂多工步成形数值模拟及试验研究
发布时间：2023-03-27 19:26
作为一种制造复杂空心构件的成形方法,管材多工步成形技术逐渐成为实现汽车轻量化的有效途径。本文以具有复杂截面及三维弯曲轴线的汽车扭力梁纵臂为研究对象,采用理论分析、数值模拟与试验验证相结合的研究方法,系统分析了弯曲成形、预成形和内高压成形过程中的弯曲半径、芯轴、弯曲回弹、加载路径及摩擦系数对成形件的影响,并对设备合模力、应变分布、缺陷控制方法进行了研究。最终试制出尺寸精度和形状精度均符合要求的汽车扭力梁纵臂。首先,通过分析扭力梁纵臂的结构特点,确定成形工艺方案为:弯曲、预成形、内高压成形,成形方式为:一模两件;原始管坯长度+6//,管坯直径36//,壁厚6//;内高压成形过程中,初始屈服压力(6-’(,整形压力("6-’(,合模力0"6-7。然后,由单向拉伸试验,本文获取了8的材料参数,利用得到的本构关系及相关参数对纵臂的弯曲成形、预成形、内高压成形进行了数值模拟。模拟结果发现:弯曲半径为//且不填加芯轴时,成形件壁厚减薄率最小为-9;预成形过程中,当上模位移为//时,管件成形效果最佳,最小壁厚为-//,减薄程度最小且未出现明显的压溃现象及截面畸变;内高压成形工艺模拟过程中,采用阶梯加载...
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 汽车用空心构件多工步成形概述
1.2.1 汽车用空心构件结构特点
1.2.2 管材多工步成形原理
1.3 管材弯曲成形工艺
1.3.1 管材弯曲成形工艺分类
1.3.2 绕弯成形工艺原理
1.3.3 绕弯成形零件缺陷
1.4 管材预成形工艺
1.5 管材内高压成形工艺
1.5.1 内高压成形工艺原理
1.5.2 内高压成形主要影响因素
1.5.3 内高压成形零件缺陷
1.5.4 内高压成形模具应力应变分析
1.6 汽车空心构件多工步成形国内外研究现状
1.6.1 国外研究现状
1.6.2 国内研究现状
1.7 本课题研究意义
1.8 本课题研究内容
第二章 纵臂成形工艺及一般理论分析
2.1 引言
2.2 纵臂结构特征与数模分析
2.3 成形工艺分析
2.4 参数确定
2.4.1 管坯长度
2.4.2 管坯直径
2.4.3 内高压成形工艺参数计算
2.4.4 内高压成形模具设计准则
2.5 成形工艺一般理论分析
2.5.1 弯曲成形分析
2.5.2 内高压成形分析
2.6 本章小结
第三章 纵臂多工步成形数值模拟
3.1 引言
3.2 有限元软件介绍
3.2.1 LS-DYNA5.9.2 动态显式有限元分析软件
3.2.2 ANSYS Workbench14.0 有限元分析软件
3.3 材料模型
3.3.1 材料基本力学性能参数测试与计算
3.3.2 材料均匀塑性变形过程中本构关系的确定
3.4 纵臂多工步成形结果评价及模拟方案
3.4.1 壁厚减薄率
3.4.2 截面畸变
3.4.3 应变分布
3.4.4 模拟方案
3.5 纵臂弯曲成形数值模拟
3.5.1 弯曲成形有限元模型建立及参数设置
3.5.2 弯曲半径对模拟结果影响分析
3.5.3 芯轴对模拟结果影响分析
3.5.4 弯曲回弹计算及回弹补偿
3.6 纵臂预成形数值模拟
3.6.1 预成形有限元模型建立
3.6.2 不同上模位移的模拟结果分析
3.7 纵臂内高压成形数值模拟
3.7.1 内高压成形有限元模型建立
3.7.2 加载路径对内高压成形结果影响分析
3.7.3 摩擦系数对内高压成形结果影响分析
3.8 不同合模力曲线下的内高压成形模具变形和应力变化分析
3.8.1 有限元模型的建立
3.8.2 模具变形和应力分析
3.9 本章小结
第四章 扭力梁纵臂多工步成形试验研究
4.1 引言
4.2 应变测试网格
4.2.1 电化学腐蚀网格设备
4.2.2 扭力梁纵臂网格印刷工艺
4.3 绕弯成形试验研究
4.3.1 不同工艺参数下弯管的截面形状及壁厚分布
4.4 预成形试验模具
4.5 内高压成形试验研究
4.5.1 内高压成形试验设备及模具
4.5.2 壁厚分布分析
4.5.3 成形缺陷分析
4.6 网格应变分析
4.6.1 ARGUS网格应变测试系统
4.6.2 应变分析
4.7 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
在学期间发表的学术论文
本文编号：3772714
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 汽车用空心构件多工步成形概述
1.2.1 汽车用空心构件结构特点
1.2.2 管材多工步成形原理
1.3 管材弯曲成形工艺
1.3.1 管材弯曲成形工艺分类
1.3.2 绕弯成形工艺原理
1.3.3 绕弯成形零件缺陷
1.4 管材预成形工艺
1.5 管材内高压成形工艺
1.5.1 内高压成形工艺原理
1.5.2 内高压成形主要影响因素
1.5.3 内高压成形零件缺陷
1.5.4 内高压成形模具应力应变分析
1.6 汽车空心构件多工步成形国内外研究现状
1.6.1 国外研究现状
1.6.2 国内研究现状
1.7 本课题研究意义
1.8 本课题研究内容
第二章 纵臂成形工艺及一般理论分析
2.1 引言
2.2 纵臂结构特征与数模分析
2.3 成形工艺分析
2.4 参数确定
2.4.1 管坯长度
2.4.2 管坯直径
2.4.3 内高压成形工艺参数计算
2.4.4 内高压成形模具设计准则
2.5 成形工艺一般理论分析
2.5.1 弯曲成形分析
2.5.2 内高压成形分析
2.6 本章小结
第三章 纵臂多工步成形数值模拟
3.1 引言
3.2 有限元软件介绍
3.2.1 LS-DYNA5.9.2 动态显式有限元分析软件
3.2.2 ANSYS Workbench14.0 有限元分析软件
3.3 材料模型
3.3.1 材料基本力学性能参数测试与计算
3.3.2 材料均匀塑性变形过程中本构关系的确定
3.4 纵臂多工步成形结果评价及模拟方案
3.4.1 壁厚减薄率
3.4.2 截面畸变
3.4.3 应变分布
3.4.4 模拟方案
3.5 纵臂弯曲成形数值模拟
3.5.1 弯曲成形有限元模型建立及参数设置
3.5.2 弯曲半径对模拟结果影响分析
3.5.3 芯轴对模拟结果影响分析
3.5.4 弯曲回弹计算及回弹补偿
3.6 纵臂预成形数值模拟
3.6.1 预成形有限元模型建立
3.6.2 不同上模位移的模拟结果分析
3.7 纵臂内高压成形数值模拟
3.7.1 内高压成形有限元模型建立
3.7.2 加载路径对内高压成形结果影响分析
3.7.3 摩擦系数对内高压成形结果影响分析
3.8 不同合模力曲线下的内高压成形模具变形和应力变化分析
3.8.1 有限元模型的建立
3.8.2 模具变形和应力分析
3.9 本章小结
第四章 扭力梁纵臂多工步成形试验研究
4.1 引言
4.2 应变测试网格
4.2.1 电化学腐蚀网格设备
4.2.2 扭力梁纵臂网格印刷工艺
4.3 绕弯成形试验研究
4.3.1 不同工艺参数下弯管的截面形状及壁厚分布
4.4 预成形试验模具
4.5 内高压成形试验研究
4.5.1 内高压成形试验设备及模具
4.5.2 壁厚分布分析
4.5.3 成形缺陷分析
4.6 网格应变分析
4.6.1 ARGUS网格应变测试系统
4.6.2 应变分析
4.7 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
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