力—位移分控方式下曲面参数对帆面回弹规律的影响

摘要

多点成形技术凭借其较强的工艺柔性,在曲面板件的生产中受到越来越多的重视和应用。其中力-位移分控多点成形方式已能有效抑制压痕和起皱缺陷,因此对于回弹的控制已成为多点成形领域最主要的研究内容之一。
　　本文主要研究双向曲率帆面的回弹规律。首先通过理论推导,证明力-位移分控多点成形相较于常规多点成形在抑制回弹方面有显著的优越性。随后详细分析双向曲率帆面的回弹特征,以ANSYS为数值模拟平台,以帆面x、y两条边为研究对象,采用分段拟合的方法求取曲率,理清曲率半径、板厚、帆面参数在两个曲率方向上的回弹规律。结果表明:对于双向曲率帆面回弹现象而言,两个曲率半径方向相互影响,其中大曲率半径方向占据主导地位。在大曲率半径方向上,曲率半径越大,板厚越小,帆面参数越大,回弹越大;在小曲率半径方向上,曲率半径越大,板厚越大,回弹越大,帆面参数越大,回弹量连线减小速率不断加快。
　　帆面在空间中为三维曲面,需依靠基本体不同的调节高度来实现成形,因此只有将回弹规律同基本体的调节量联系起来,才能更好地指导实践。本文寻求卸载后基本体板料上对应的位置在z方向的变化量uzobj,与x,y方向对应的坐标点在z方向的变化量uzx,uzy之间的关系。结果表明:uzobj与uzx,uzy之和成比例关系,比例系数随着坐标x、y值的增大而逐渐减小,其减小速度由起始较快逐渐趋于平缓,并符合二元二次多项式回归方程。
　　最后进行力-位移分控多点成形实验,从板材质量和回弹两个方面来分析实验数据,着重分析不同工艺参数对于回弹现象的影响,并同数值模拟结果进行比对,发现结论一致。

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第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 多点成形设备

1.3 多点成形工艺研究

1.4 回弹研究

1.5 课题研究意义

1.6 主要研究内容

第2章 多点成形有限元理论及模型建立

2.1 板材成形中的应力应变关系

2.2 能量原理

2.3 结构动力学问题有限元方法

2.4 目标曲面帆面的造型

2.5 单元选择与参数设置

2.6 载荷约束条件

2.7 本章小结

第3章 回弹现象理论分析

3.1 弯矩与内力

3.2 回弹量

3.3 双向曲率的回弹特征

3.4 本章小结

第4章 力-位移分控的回弹数值模拟及结果分析

4.1回弹算法的定义

4.2 曲率半径r对回弹现象的影响

4.3 板厚t对回弹现象的影响

4.4 帆面参数a对回弹现象的影响

4.5 帆面回弹特征

4.6 回弹与基本体调节量关系

4.7 本章小结

第5章 力-位移分控多点成形实验

5.1 概述

5.2 实验设备及实验材料

5.3 实验流程

5.4 实验数据分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学问期间发表的论文及其它成果

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