工艺和材料参数对多道次普旋成形影响规律的研究

摘要

本文基于弹塑性显式有限元平台ABAUQSS/Explicit,研究分析了工艺和材料参数对多道次普旋成形的影响.主要的研究内容和结果如下:根据多道次普通旋压成形过程的特点,基于ABAQUS/EXplicit平台建立了符合实际的多道次普旋三维有限元模型,本模型不仅考虑了成形过程中材料强化、动态边界条件和局部加卸载等问题,而且同时考虑了摩擦问题,经试验验证,该模型是可靠的.这为研究工艺和材料参数对多道次普旋成形的影响奠定了基础.研究发现:在多道次普旋成形过程中,壁厚减薄最大处初始时位于芯模圆角处,随着变形过程的进行,逐渐转移到与旋轮接触处,且旋轮进给率对这两处壁厚减薄的影响不同:随着旋轮进给率的增大,芯模圆角处板料壁厚减薄增大,而与旋轮接触处壁厚减薄减小.采用所建立的多道次普旋三维有限元模型,基于ABAQUS/Explicit平台,研究获得了工艺参数对多道次普旋成形的影响规律:旋轮进给率和旋轮圆角半径大,板料易起皱;板料厚度大,不易起皱,但壁厚减薄率大,因而成形精度不高.对材料性能参数对多道次普旋成形规律的研究表明:硬化指数大的材料适合于普旋成形;屈服强度大的材料易起皱;弹性模量大的材料易拉裂;这些结果可为多道次普旋成形过程中工艺参数和材料的选择及优化提供指导.

目录

文摘

英文文摘

本文的主要创新点与贡献

第一章绪论

1.1引言

1.2旋压简介

1.3旋压成形技术的发展

1.4多道次普旋的研究方法

1.5普旋成形技术研究现状

1.5.1简单普通旋压

1.5.2多道次普通旋压

1.5.3材料的可旋性

1.6选题的背景和意义

1.7本文的主要研究内容

第二章弹塑性有限元方法的基本原理

2.1引言

2.2物体的构形及其坐标描述

2.3大变形的应变度量和应力度量

2.3.1应变度量

2.3.2应力度量

2.4弹塑性有限元法的基本原理

2.4.1普朗特—鲁伊斯弹塑性理论

2.4.2大变形弹塑性本构关系

2.4.3大变形情况的平衡方程和边界条件

2.4.4虚功方程及虚功率方程

2.5 ABAQUS/Explicit有限元理论基础

2.5.1 ABAQUS动态显式分析方法

2.5.2显式方法的条件稳定性

2.5.3稳定极限简介

2.5.4影响稳定极限的几个因素

2.6本章小结

第三章模型的建立及成形过程模拟分析

3.1引言

3.2问题的描述

3.3多道次普旋弹塑性有限元模型的建立

3.3.1基本假设

3.3.2有限元模型的建立

3.3.3模型的特点

3.4可靠性验证

3.5多道次普旋成形过程中应力、应变和壁厚分布

3.5.1等效应力分布

3.5.2等效塑性应变分布

3.5.3周向应力分布

3.5.4壁厚分布

3.6本章小结

第四章工艺参数和材料参数对多道次普旋成形影响的有限元模拟

4.1引言

4.2分析方案的确定和模拟条件

4.3工艺参数对多道次普旋成形过程的影响

4.3.1旋轮进给率对多道次普旋成形过程的影响

4.3.2板料厚度对多道次普旋成形过程的影响

4.3.3旋轮圆角半径对多道次普旋成形过程的影响

4.4材料参数对多道次普旋成形过程的影响

4.4.1屈服强度对多道次普旋成形过程的影响

4.4.2硬化指数对多道次普旋成形过程的影响

4.4.3弹性模量对多道次普旋成形过程的影响

4.4本章小结

第五章结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

西北工业学学位论文知识产权声明书及西工业大学学位论文原创性声明