冲压成形数值模拟在铁路货车制造中的应用研究

摘要

本文研究了冲压成形数值模拟在铁路货车制造中的应用。在冲压数值模拟中论述了有关力学模型、材料、接触、单元等方面的理论。本文所有的冲压成形数值模拟工作均采用了以非线性显式算法为基础的DYNAFORM/LS-DYNA软件包实施完成。 本文主要以铁路货车产品中的几个典型冲压成形件的数值模拟为例进行研究。 第一，通过对棚车侧板冲压成形数值模拟研究实现了冲压成形模拟技术在优化冲压工艺方案中的成功应用，大型的模具制造成本非常高，对于不同的工艺方案不可能用实模方法逐一论证，通过数值模拟方法可以在计算机上真实地再现不同的方案结果。 第二，通过对手轮翻边成形的数值模拟研究实现了模拟技术在产品工艺性审查中的成功应用，其中FLD曲线是判断工件顺利成形的主要手段。 第三，通过弹簧盒的多步成形的数值模拟研究实现了模拟技术可以顺利完成多步成形的模拟计算并可以在拉深材料优选中起到作用。 本文还介绍了Pro/E和数值模拟软件DYNAFORM在并行工程中的应用，并对下侧门成形模具进行了设计制造。

目录

文摘

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声明

第一章绪 论

1.1冲压成形数值模拟技术的发展

1.1.1国内外板材成形技术发展概况

1.1.2板材成形形数值模拟方法研究进展

1.1.3板材冲压成形数值模拟技术的发展趋势

1.2冲压成形数值模拟技术在铁路货车中的应用

1.2.1铁路货车特点

1.2.2冲压成形数值模拟技术在铁路货车应用意义

1.3课题的研究内容

1.4课题研究的意义

本章小结

第二章数值模拟相关理论基础

2.1成形分析的理论基础

2.1.1连续介质力学

2.1.2张量基础

2.1.3变形几何学

2.2弹塑性本构方程

2.2.1概述

2.2.2屈服准则

2.2.3流动法则

2.2.4强化规律

2.2.5常用的塑性本构关系

2.3显式算法

2.4接触判断算法

2.5板壳有限元理论

2.5.1 Hughes-Liu壳单元

2.5.2 Belytschko-Lin-Tsay壳单元

本章小结

第三章冲压成形数值模拟系统及其应用

3.1概述

3.2冲压成形数值模拟系统的主要特点

3.3冲压成形数值模拟系统功能模块

3.3.1面向实际工艺过程的自动设置模块

3.3.2回弹补偿模块(SCP)

3.3.3模面工程模块(DFE)

3.3.4坯料工程模块(BSE)

3.3.5弯管模块

3.4成形参数对成形性能的影响

3.5成形参数对成形性能影响的数值模拟研究

3.5.1成形参数对圆筒件影响的仿真试验

3.5.2成形参数对盒形件影响的方针试验

3.5.3面内各向异数△R影响的数值模拟研究

本章小结

第四章货车典型冲压件的数值模拟研究

4.1棚车侧板工艺优化研究

4.2翻边成形数值模拟研究

4.2.1工艺分析

4.2.2翻边的数值模拟分析

4.2.3工艺验证

4.3多工步拉深成形模拟研究

4.3.1工艺分析

4.3.2数值模拟分析

本章小结

第五章铁路货车成形模具的设计与制造

5.1概述

5.2成形模具的设计

5.2.1设计要点

5.2.2成形模具结构制造特点

5.3成形模具设计的软件环境

5.4基于并行工程的模具设计

5.5敞车下侧门压形模具整体结构设计

5.7敞车下侧门压形模具制造

本章小结

结 论

参考文献

工程硕士研究生简历

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢