车用铝合金型材多点拉弯成形数值模拟研究

摘要

随着世界性的能源枯竭与环境恶化，当今汽车工业面临的挑战也越来越大。通过汽车车身的材料轻量化来降低油耗，减少尾气排放，减小汽车使用对能源与环境的影响成为越来越多汽车厂商的发展目标。铝合金材料密度小，易回收，因此成为车身轻量化材料的首选;将铝合金型材运用多点拉弯成形技术加工，可满足汽车车身部件对结构、外观以及气动布局的要求，并有效缩短模具的设计与调形周期，降低型材弯曲加工的生产成本。
　　本文以矩形管状铝合金型材为例，运用商业有限元分析软件ABAQUS，对型材的多点拉弯成形过程进行了数值模拟，研究了型材表面压痕、截面畸变等主要成形缺陷的影响因素及抑制方法，并研究了弹性垫对型材成形精度的影响，最后对型材回弹现象进行了数值分析。结果表明：⑴随着拉弯半径的增加，型材表面压痕变浅;随着多点模具基本体弧面高宽比的减小，型材表面压痕变浅；⑵弹性垫可以有效抑制型材表面压痕的产生，但会降低型材的弯曲形状精度;合适的模具调形补偿量可以在一定程度上减小弹性垫对型材弯曲形状精度的影响；⑶随着拉弯半径增加，型材截面畸变量减小;弹性垫厚度增加，型材截面畸变量增加;增加预拉量，型材的截面畸变量基本不变，但增加补拉量会明显增加型材的截面畸变量;通过向矩形管状铝合金型材内部填充合适的压强，截面畸变得到有效抑制；⑷随着拉弯半径与弹性垫厚度的增加，型材的回弹量增加;预拉量与补拉量的增加均使型材的回弹量减小，但预拉量对回弹的控制效果比补拉量稳定。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 多点拉弯成形技术简介

1．2．1 多点拉弯成形原理

1．2．2 多点拉弯成形技术发展状况

1．2．3 多点拉弯成形数值模拟发展现状

1．3 矩形管状型材拉弯成形技术及数值模拟研究现状

1．4 有限元软件介绍

1．5 选题意义

1．6 主要研究内容

2 矩形管状型材多点拉弯成形有限元模型建立

2．1 引言

2．2 矩形管状型材塑性弯曲变形分析

2．3 拉弯的加载方式

2．4 模型合理简化

2．5 材料本构模型

2．5．1 AA6082铝合金弹塑性模型

2．5．2 聚氨酯超弹性模型

2．6 模拟算法选择

2．6．1 模拟算法介绍

2．6．2 模拟算法选择

2．7 接触及摩擦处理

2．7．1 接触及摩擦介绍

2．7．2 接触及摩擦设置

2．8 边界条件设置

2．8．1 夹具位移边界条件计算

2．8．2 边界条件设置

2．9 单元选择

2．9．1 单元介绍

2．9．2 单元选择

2．10 部件网格划分

2．11 小结

3 矩形管状型材多点拉弯成形过程数值模拟研究

3．1 引言

3．2 矩形管状型材相关定义

3．2．1 矩形管状型材定义

3．2．2 矩形管状型材多点拉弯成形过程缺陷定义

3．3 型材多点拉弯成形数值模拟加载速度选择

3．4 型材压痕的影响因素及抑制

3．4．1 拉弯半径对型材压痕的影响

3．4．2 多点模具基本体尺寸对型材压痕的影响

3．4．3 弹性垫对型材压痕的抑制

3．5 弹性垫及模具补偿调形对型材弯曲形状精度的影响

3．5．1 弹性垫厚度对型材弯曲精度的影响

3．5．2 模具补偿调形对型材弯曲形状误差的影响

3．6 型材截面畸变的影响因素及抑制

3．6．1 拉弯半径对型材截面畸变的影响

3．6．2 弹性垫厚度对型材截面畸变的影响

3．6．3 预拉量和补拉量对型材截面畸变的影响

3．6．4 内究压强型材截面畸变的抑制

3．7 小结

4 矩形管状型材多点拉弯回弹数值模拟研究

4．1 引言

4．2 型材回弹卸载应力分析

4．3 回弹模拟边界条件设置及回弹量定义

4．3．1 回弹模拟中边界条件设置

4．3．2 模拟结果

4．3．3 回弹量定义

4．4 型材回弹的影响因素研究

4．4．1 拉弯半径对型材回弹曲率半径变化量的影响

4．4．2 弹性垫厚度对型材回弹位移量的影响

4．4．3 预拉量和补拉量对型材回弹位移量的影响

4．5 小结

5 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢