基于数值模拟的圆柱面多点成形弯曲回弹与控制的研究

摘要

多点成形是金属板材三维曲面成形的一种柔性加工方法。对于成形大尺寸、大曲率零件，回弹是必须解决的问题之一。
　　本文以DYNAFORM为分析平台，对多种多点成形方式(对点模具多点成形、错点模具多点成形和对点力-位移分控多点成形)、不同材料性能和板料成形参数的圆柱面回弹进行数值模拟研究，同时针对多点成形特点提出了一种新的回弹计算方法。在此基础上通过拟合方法找到回弹计算公式，运用此公式可对回弹进行计算和预测。
　　基于几何补偿法，本文探讨了上述各种成形方式的回弹控制过程数值模拟方法，为实现柱面的一次精确成形提供了基本体群的包络面。
　　研究结果表明：在不同多点成形方式下，回弹随材料性能、板料厚度和成形曲率半径呈规律变化，通过回弹计算公式可对回弹进行预测。应用几何补偿法对回弹进行控制，可实现零件的一次精确成形。研究结果也表明，对点力-位移分控多点成形方法能够有效地减小成形件的回弹和直边效应。这些结果对多点成形技术的工程应用具有参考价值和指导意义。

目录

基于数值模拟的圆柱面多点成形弯曲回弹与控制的研究

STUDY ON THE SPRINGBACK AND CONTROL OF CYLINDRICAL FACE BY MPF BASE ON NUMERICA L SIMULATION

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 板材成形过程数值模拟的国内外研究现状

1.3 多点成形技术简介

1.3.1 基本概念

1.3.2 多点成形理论研究现状

1.3.3 多点成形设备的发展过程

1.4 板材多点成形数值模拟的研究现状

1.5 本课题的选题意义及主要研究内容

1.5.1 选题意义

1.5.2 本课题的主要研究内容

第2章 多点成形回弹数值模拟的理论基础

2.1 概述

2.2 大变形弹塑性有限元法

2.2.1 大变形动力学基本方程

2.2.2 大变形动力学问题的有限元方程的建立

2.3 非线性静力学有限元法

2.3.1 非线性静力学基本假设

2.3.2 非线性静力学基本方程

2.4 求解方法的选择

2.5 有限元求解的关键技术

2.5.1 中心差分时间步长 的选择和质量缩放技术

2.5.2 网格自适应技术

2.5.3 沙漏控制技术

2.5.4 接触和摩擦力

2.6 本章小结

第3章 多点成形回弹的有限元模型建立

3.1 概述

3.2 多点成形过程的简化模型

3.3 加载过程有限元模型的建立

3.3.1 初始有限元网格划分

3.3.2 材料模型

3.3.3 边界条件的处理

3.3.4 基本体行程计算

3.4 卸载过程有限元模型的建立

第4章 力-位移分控多点成形的控制参数对成形影响

4.1 引言

4.2 力-位移分控多点成形的有限元模型

4.2.1 多点成形的模具结构

4.2.2 有限元离散化和材料模型

4.2.3 边界条件及载荷处理

4.3 上模力P1对成形的影响

4.4 下模力P2对成形的影响

4.5 成形力相同时上模力P1对成形的影响

4.6 本章小结

第5章 多点成形回弹数值模拟和比较

5.1 概述

5.2 弯曲回弹理论

5.2.1 弯曲回弹的形成机理

5.2.2 弯曲的变形过程

5.2.3 弯曲回弹的产生

5.2.4 回弹的计算

5.3 材料性能参数对回弹的影响

5.3.1 弹性模量E

5.3.2 屈服极限бs

5.3.3 抗拉强度σb

5.3.4 厚向异性系数r

5.4 板料成形参数对回弹的影响

5.4.1 板厚对回弹的影响

5.4.2 半径对回弹的影响

5.5 回弹规律的定量分析

5.5.1 拟合原理和评价指标

5.5.2 拟合公式分析

5.6 本章小结

第6章 多点成形回弹控制的数值模拟

6.1 引言

6.2 基于回弹数值计算的基本体群成形面修正方法

6.2.1 基本原理

6.2.2 回弹调节过程

6.3 柱面成形件的回弹控制和过调现象

6.3.1 柱面成形件的回弹控制

6.3.2 过调现象

6.3.3 回弹控制结果分析

6.4 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢

个人简历