本文關鍵詞：軸對稱拉深成形應變分布規(guī)律及圓錐形件起皺破裂研究

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【摘要】：軸對稱拉深成形是板料成形的基本方式之一,既是板料生產(chǎn)中的常用生產(chǎn)工藝,又是衡量板料成形性能的主要工藝方法之一。雖然目前可采用有限元模擬和實驗的方法對板料的各種復雜成形問題進行分析,但對板材的一些共性問題的研究,還是基于對包括軸對稱拉深成形的一些基本成形工藝的分析研究。圓錐形件是典型的曲面類零件,成形過程中在法蘭區(qū)和懸空側壁區(qū)都可能出現(xiàn)起皺,在危險端面也可能出現(xiàn)破裂。因此,對圓錐形件成形過程中起皺和破裂的研究,有實際和理論意義。對板材軸對稱拉深成形,研究基于直接積分法的應力應變求解方法。在此基礎上,采用能量法和破裂失穩(wěn)準則分析起皺和破裂問題。采用有限元模擬和實驗方法對徑向分塊壓邊方法用于圓錐形件的拉深成形進行研究。首先,在平面應力、比例加載等假設條件下,對軸對稱拉深成形,采用直接積分求解得到了法蘭區(qū)應力應變分布。以AA5754和ST16材料的筒形件拉深成形為例,比較了在平面應力、平面應變和等效應變與位置半徑反比假設條件下,軸對稱拉深成形法蘭區(qū)的應力、應變的求解過程,并將三種假條件下法蘭區(qū)應力、應變分布同有限元仿真及實驗得到的結果進行了比較。然后,將直接積分法推廣至求解軸對稱曲面零件的成形問題,給出了包含應變、應變一階導數(shù)和參數(shù)的方程和求解過程,說明了所求應變解的收斂性。并分析得到了軸對稱成形圓角區(qū),ST16圓錐形件的懸空側壁區(qū)的應力應變分布。將直接積分解法推廣至分析軸對稱曲面零件成形,為對該類零件的深入研究奠定了基礎。在此基礎上,對SPCC圓錐形件的拉深成形,采用能量法分析了法蘭區(qū)和懸空側壁區(qū)的起皺問題,得到了起皺臨界壓邊力曲線;采用破裂失穩(wěn)條件,分析了圓錐形件拉深成形的破裂問題,給出了破裂臨界壓邊力曲線。并用有限元法分析得到了起皺、破裂臨界壓邊力曲線。最后,采用有限元法分析比較了SPCC圓錐形件采用徑向分塊壓邊和普通壓邊方法的拉深成形效果。設計制作了圓錐形件拉深成形模具,對有限元模擬結果進行了驗證。研究表明,分塊壓邊工藝可以改善圓錐形件拉深成形性能。
【關鍵詞】：圓錐形件 拉深 分塊壓邊 起皺 破裂
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG386
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題背景10
• 1.2 軸對稱拉深成形應力、應變解析解研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 壓邊力控制研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3.1 分區(qū)域壓邊力控制方法11-12
• 1.3.2 變壓邊力控制方法12-14
• 1.4 課題研究內容14-15
• 第2章 基于直接積分法的軸對稱拉深成形應力應變解析分析15-39
• 2.1 軸對稱拉深成形件法蘭應力應變解析解15-29
• 2.1.1 不同假設條件下軸對稱拉深成形法蘭區(qū)解析解15-21
• 2.1.2 不同假設條件下解析解同有限元仿真值的比較21-23
• 2.1.3 三種假設條件下應力應變解析解同有限元仿真值比較23-29
• 2.2 軸對稱拉深成形凹模圓角區(qū)應力、應變解析解29-33
• 2.2.1 平衡方程及其全微分形式29-30
• 2.2.2 軸對稱曲面零件成形參數(shù)方程30-31
• 2.2.3 軸對稱曲面零件直接積分法31-32
• 2.2.4 凹模圓角區(qū)b值的確定32-33
• 2.3 圓錐形件拉深成形懸空側壁區(qū)應力、應變解析解33-37
• 2.3.1 圓錐形件拉深成形懸空側壁區(qū)應力、應變解析解33-35
• 2.3.2 圓錐形件拉深成形應力、應變分布35-37
• 2.4 圓筒形件拉深成形法蘭區(qū)和凹模圓角區(qū)應變測量37-38
• 2.5 本章小結38-39
• 第3章 圓錐形件拉深成形起皺破裂失穩(wěn)分析39-50
• 3.1 法蘭區(qū)起皺失穩(wěn)條件及臨界壓邊力39-41
• 3.2 懸空側壁區(qū)起皺失穩(wěn)條件及臨界壓邊力計算41-47
• 3.2.1 周向應力起皺功43
• 3.2.2 經(jīng)向應力起皺功43-45
• 3.2.3 周向彎曲功45-46
• 3.2.4 經(jīng)向彎曲功46-47
• 3.3 破裂失穩(wěn)條件及臨界壓邊力47-48
• 3.4 圓錐形件拉深成形臨界壓邊力曲線48-49
• 3.5 本章小結49-50
• 第4章 圓錐形件成形極限有限元仿真50-57
• 4.1 起皺和破裂的判定依據(jù)50-54
• 4.1.1 仿真建模幾何尺寸及材料性能50
• 4.1.2 法蘭區(qū)起皺的判定依據(jù)50-52
• 4.1.3 懸空側壁區(qū)起皺的判定依據(jù)52-53
• 4.1.4 破裂的判定依據(jù)53-54
• 4.1.5 圓錐形拉深零件臨界壓邊力曲線54
• 4.2 不同因素對成形極限圖的影響54-56
• 4.2.1 板料厚度t的影響54-55
• 4.2.2 摩擦系數(shù)m的影響55-56
• 4.3 本章小結56-57
• 第5章 不同工藝下圓錐形件拉深成形研究57-63
• 5.1 不同工藝下圓錐形件拉深成形仿真對比57-58
• 5.1.1 不同工藝下模型建立57
• 5.1.2 不同工藝下拉深效果對比57-58
• 5.2 不同工藝下圓錐形件拉深成形實驗對比58-62
• 5.2.1 實驗設備58-61
• 5.2.2 實驗內容61
• 5.2.3 實驗結果及分析61-62
• 5.3 本章小結62-63
• 結論63-65
• 參考文獻65-68
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果68-69
• 致謝69-70
• 作者簡介70

【參考文獻】

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本文編號：668739