板料成形模具磨损与接触应力的原位测定研究

摘要

本文以高强钢板料弯曲成形和拉深成形过程为研究对象，对模具磨损控制和接触应力的演变特征进行了研究。运用塑性成形理论，计算了带凸缘的杯形零件的拉深成形过程中模具圆角处的接触应力的大小，计算结果与有限元分析结果有较好的一致性。以高强钢板DP780的U形件弯曲成形过程为研究对象，建立弯曲成形有限元模型。分析了板料硬化模型、接触副之间依赖接触应力的摩擦系数、板料的应变速率敏感性这三个因素对模具磨损的影响。分析结果表明:使用混合硬化模型的板料对模具磨损的影响比各向同性硬化模型板料高;采用恒定摩擦系数和不考虑应变速率敏感性的板料所预测的磨损值偏小。
　　本文还对模具圆角处的几何轮廓进行了优化设计，找出一种磨损量最小且分布均匀的轮廓外形。采用有限元软件结合用户子程序对构建的各种轮廓磨损目标函数求解，随后使用人工神经网络建立轮廓形状-目标函数的映射关系。利用二次序列规划法寻优，最终得到满足要求的轮廓外形。最后，利用压电电缆原位测量模具入口处的峰值接触应力，建立了力电耦合模型进而验证了方案的可行性。通过标定试验得到了电缆的压电系数。设计了半开放的接触应力测定装置，最终捕获到了峰值接触应力并给出了接触应力在凹模圆角上的峰值分布特性。

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 板料成形中的磨损形式

1．2．1 粘着磨损

1．2．2 磨料磨损

1．2．3 其他磨损形式

1．3 塑性成形模具型面磨损研究进展

1．3．1 国外研究的现状

1．3．2 国内研究的现状

1．4 接触应力与磨损的测定研究现状

1．4．1 磨损的测定方法

1．4．2 接触应力的测定方法

1．4．3 压电材料

1．5 研究的内容和目的

1．5．1 课题来源和研究目的

1．5．2 课题研究的主要内容

第二章 板料成形过程接触应力与摩擦分析

2．1 U形件弯曲成形过程的接触应力分析

2．2 杯形件成形过程中的接触应力分析

2．3 厚向异性板料的接触应力

2．3．1 理论解析

2．3．2 有限元分析验证

2．3．3 分析结果

2．3．4 厚向异性板料接触应力分布特征

2．3．5 平面各向异性板料接触应力分布特征

2．4 成形过程中的摩擦

2．4．1 常用的摩擦模型

2．4．2 摩擦系数的变化

2．4．3 降低模具磨损的措施

2．5 本章小结

第三章 材料参数与摩擦系数对模具磨损的影响

3．1 材料的硬化模型对模具磨损的影响

3．1．1 各向同性硬化模型

3．1．2 随动硬化模型

3．1．3 混合硬化模型

3．1．4 硬化模型的有限元分析

3．2 摩擦系数对磨损的影响

3．3 应变速率对磨损的影响

3．4 本章小结

第四章 凹模型面轮廓优化设计

4．1 凹模轮廓形状的表达

4．2 有限元分析

4．2．1 自适应网格技术

4．2．2 UMESHMOTION用户子程序

4．3 模拟分析结果

4．4 轮廓优化设计

4．4．1 优化目标函数

4．4．2 BP神经网络

4．4．3 序列二次规划

第五章 接触应力的原位测定

5．1 PVDF压电电缆结构

5．2 压电电缆力电耦合方程

5．3 嵌入式压电电缆有限元建模

5．4 实验验证

5．5 结论

第六章 总论与展望

6．1 全文总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况