本文關(guān)鍵詞：鞍形件柔性夾鉗拉形的數(shù)值模擬研究

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【摘要】：建國以來，我國的航空工業(yè)得到了迅猛發(fā)展。蒙皮件作為航天器的核心部件，對其要求也水漲船高，不僅蒙皮件的曲面形狀愈來愈復雜，而且對蒙皮件的成形質(zhì)量、成形精度和成形效率提出了更高的要求。傳統(tǒng)拉形機在成形蒙皮件時會出現(xiàn)板材不易貼模、容易產(chǎn)生拉裂或起皺等成形缺陷、材料利用率低下等問題，，再加之其高昂的設(shè)備成本、復雜的操控系統(tǒng)，大大制約了拉形技術(shù)向其他領(lǐng)域拓展。為了解決上述問題，吉林大學研制出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高柔性多夾鉗拉形機。該拉形機不僅能明顯改善雙曲率工件的成形質(zhì)量，縮短過渡區(qū)的長度，提高材料的利用率，而且控制系統(tǒng)相對簡單，降低了制造成本，為拉形工藝在其他領(lǐng)域推廣創(chuàng)造了有利條件。 柔性夾鉗拉形是在傳統(tǒng)拉形的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進而來的一種板材成形技術(shù)。在成形過程中，若干個離散夾鉗取代傳統(tǒng)的整體夾鉗夾緊板材，液壓缸提供的成形力與板材變形產(chǎn)生的阻力在萬向節(jié)處經(jīng)過自協(xié)調(diào)使柔性夾鉗隨形擺動，從而實現(xiàn)成形。本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下： (1)分析高柔性多夾鉗拉形機的成形原理及其優(yōu)越性。簡單介紹有限元的理論基礎(chǔ)，并用有限元分析軟件ABAQUS建立了相關(guān)的數(shù)值模擬模型。 (2)對比采用柔性夾鉗和剛性夾鉗成形鞍形件，建立兩種拉形過程的數(shù)值模擬模型，并對數(shù)值模擬結(jié)果進行對比分析。結(jié)果表明：采用剛性夾鉗成形鞍形件時，夾持區(qū)邊緣會出現(xiàn)應(yīng)力集中，且需要設(shè)置很長的過渡區(qū)；柔性夾鉗拉形時能夠改善鞍形件的應(yīng)力應(yīng)變分布，縮短過渡區(qū)長度，提高材料利用率。 (3)研究有關(guān)工藝參數(shù)如預(yù)拉力、摩擦系數(shù)和加載幅值曲線等對鞍形件柔性夾鉗拉形的影響。結(jié)果表明：合適的預(yù)拉力不僅改善成形件的應(yīng)力分布，降低成形難度，也可以減小成形后鞍形件的回彈量，提高成形精度。摩擦系數(shù)對鞍形件成形的影響是雙向的，摩擦系數(shù)過小時，板材容易側(cè)滑，出現(xiàn)起皺現(xiàn)象，摩擦系數(shù)過大時，過大的摩擦阻力會阻礙板材金屬的流動，影響了成形件的應(yīng)力分布，導致成形質(zhì)量差。采用恰當?shù)募虞d幅值曲線可以有效的抑制起皺的發(fā)生，特別是成形曲率較小的鞍形件時，在初始階段，采用平緩的垂直方向力的加載曲線和陡峭的水平方向力的加載曲線，對改善板材金屬的流動，防止板材失穩(wěn)，避免起皺現(xiàn)象的發(fā)生有重要意義。 (4)分四種情況討論了不同鞍形件模具型面翻轉(zhuǎn)前后的成形效果，比較模具型面翻轉(zhuǎn)對鞍形件拉形成形的影響。結(jié)果表明：當鞍形模具的長寬尺寸不相等時，型面翻轉(zhuǎn)前后成形件的應(yīng)力應(yīng)變分布明顯不同。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)值模擬 鞍形件 柔性拉形 型面翻轉(zhuǎn)
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V261
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 引言11-12
• 1.2 傳統(tǒng)拉形技術(shù)12-16
• 1.2.1 拉形工藝及設(shè)備12-15
• 1.2.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 柔性拉形技術(shù)16-18
• 1.4 選題意義及主要研究內(nèi)容18-20
• 1.4.1 選題意義18-19
• 1.4.2 主要研究內(nèi)容19-20
• 1.5 小結(jié)20-21
• 第2章 柔性夾鉗拉形原理及其有限元模型的建立21-31
• 2.1 引言21
• 2.2 柔性夾鉗拉形原理21-23
• 2.3 有限元理論基礎(chǔ)23-26
• 2.3.1 虛功方程和虛功率原理23-24
• 2.3.2 動態(tài)顯式有限元方程24-26
• 2.4 有限元模型的建立26-30
• 2.4.1 材料的選擇26-27
• 2.4.2 接觸和摩擦的選擇27-28
• 2.4.3 邊界條件的確定28
• 2.4.4 網(wǎng)格單元類型的選擇28-30
• 2.5 小結(jié)30-31
• 第3章 鞍形件柔性夾鉗拉形工藝的數(shù)值模擬31-51
• 3.1 引言31
• 3.2 柔性夾鉗和剛性夾鉗拉形比較31-35
• 3.2.1 有限元模型的建立31-32
• 3.2.2 數(shù)值模擬結(jié)果對比32-35
• 3.3 柔性夾鉗拉形工藝參數(shù)的數(shù)值模擬35-50
• 3.3.1 預(yù)拉力大小對成形的影響35-39
• 3.3.2 摩擦系數(shù)對成形的影響39-43
• 3.3.3 加載幅值曲線對成形的影響43-50
• 3.4 小結(jié)50-51
• 第4章 目標曲面翻轉(zhuǎn)對鞍形件柔性夾鉗拉形的影響51-65
• 4.1 引言51
• 4.2 模具的長寬尺寸相等且雙向曲率相等時的對比51-52
• 4.3 模具的長寬尺寸相等但雙向曲率不相等時的對比52-55
• 4.4 模具的長寬尺寸不相等但雙向曲率相等時的對比55-58
• 4.5 模具的長寬尺寸和雙向曲率均不相等時的對比58-63
• 4.6 小結(jié)63-65
• 第5章 結(jié)論與展望65-67
• 參考文獻67-72
• 致謝72

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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6 王麗麗;李東升;曹s

本文編號：608624