本文關(guān)鍵詞：蒙皮拉形有限元仿真技術(shù)研究

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【摘要】：蒙皮拉伸成形(即拉形)以其拉形模具簡易、成形件回彈小等諸多優(yōu)點(diǎn),成為航空航天領(lǐng)域一種重要的加工方法。當(dāng)今的新型飛機(jī)為提高綜合性能對其氣動外形及協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度等方面的要求非�？量�。然而,傳統(tǒng)的拉伸成形過程中往往出現(xiàn)斷裂、起皺、粗晶、回彈及滑移線等缺陷。為此,國內(nèi)許多飛機(jī)生產(chǎn)制造企業(yè)紛紛從國外引進(jìn)了諸如FET1200,VTL1000等類型的先進(jìn)數(shù)控拉形機(jī)來提高蒙皮零件的質(zhì)量�？墒�,要想根本上改變目前基于經(jīng)驗(yàn)和試錯法等傳統(tǒng)的飛機(jī)蒙皮拉形工藝方法,充分發(fā)揮先進(jìn)數(shù)控拉形機(jī)的優(yōu)越性能,確保蒙皮拉形件的質(zhì)量,亟需將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與工程技術(shù)應(yīng)用于蒙皮拉形工藝。將有限元仿真技術(shù)引入拉形工藝,可以有效的改善拉形質(zhì)量、減少或消除試?yán)未螖?shù),而且可以利用有限元軟件實(shí)現(xiàn)“虛擬試?yán)?進(jìn)而可以顯著地節(jié)約原材料、降低研發(fā)費(fèi)用。本文利用航空航天領(lǐng)域常用的CATIA三維軟件建立幾何模型,并運(yùn)用ANSYS/LS-DYNA軟件實(shí)時(shí)動態(tài)地仿真分析蒙皮拉形過程。針對某航空制造企業(yè)引進(jìn)的FET600型數(shù)控橫拉機(jī)并結(jié)合模胎的特點(diǎn),設(shè)計(jì)計(jì)算出初始拉形機(jī)夾鉗的行走路徑(拉形軌跡)。經(jīng)過虛擬試?yán)?驗(yàn)證了拉形軌跡并預(yù)測出拉形的成形缺陷,依據(jù)仿真結(jié)果調(diào)整優(yōu)化工藝參數(shù);將得到的優(yōu)化數(shù)據(jù)再次進(jìn)行拉形有限元仿真分析,直至達(dá)到成形工藝質(zhì)量的要求;最后把最優(yōu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為蒙拉機(jī)床代碼,使得機(jī)床按照設(shè)計(jì)的拉形軌跡進(jìn)行工作,達(dá)到蒙皮拉形工藝設(shè)計(jì)科學(xué)化、拉形過程可控化的目的。在拉形生產(chǎn)試驗(yàn)中給出了一系列改善成形質(zhì)量的舉措,實(shí)踐證明:拉形件等效應(yīng)力應(yīng)變大小及分布,減薄率大小及分布均符合要求;零件與模具貼合良好;最終制造出了合格的單凸雙曲率蒙皮件,進(jìn)而驗(yàn)證了最優(yōu)拉形軌跡的合理性和有效性。本文的研究試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)可以為設(shè)計(jì)者進(jìn)行蒙皮拉形工藝分析、改善產(chǎn)品質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù),同時(shí)也有助于傳統(tǒng)拉形制造模式向數(shù)字化方向轉(zhuǎn)變。
【關(guān)鍵詞】：蒙皮 拉形 單凸雙曲率 有限元仿真 拉形軌跡
【學(xué)位授予單位】：沈陽航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V261
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-26
• 1.1 引言12-13
• 1.2 拉形工藝及其研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 拉形工藝基本原理13-15
• 1.2.2 拉形工藝分類15-16
• 1.2.3 拉形工藝成形方法16-18
• 1.2.4 蒙皮類零件及拉形成形的特點(diǎn)18-19
• 1.3 國內(nèi)外拉形機(jī)的研究現(xiàn)狀19-22
• 1.3.1 國外拉形機(jī)19-21
• 1.3.2 國內(nèi)拉形機(jī)21-22
• 1.4 拉形工藝國內(nèi)外研究現(xiàn)狀22-23
• 1.4.1 國外拉形工藝研究22
• 1.4.2 國內(nèi)拉形工藝研究22-23
• 1.5 蒙皮拉形有限元仿真的研究現(xiàn)狀23-24
• 1.5.1 國外拉形有限元仿真研究23-24
• 1.5.2 國內(nèi)拉形有限元仿真研究24
• 1.6 主要研究內(nèi)容24-25
• 1.7 本章小結(jié)25-26
• 第2章 蒙皮拉形設(shè)備CATIA建模26-33
• 2.1 引言26
• 2.2 拉形模具設(shè)計(jì)26-28
• 2.2.1 拉形模具規(guī)格26-27
• 2.2.2 拉形模具的結(jié)構(gòu)27
• 2.2.3 拉形模具的CATIA模型27-28
• 2.3 夾鉗、毛料模型28-30
• 2.4 導(dǎo)料輥模型30
• 2.5 加載塊模型30-31
• 2.6 加載塊限制箱模型31
• 2.7 拉形總體數(shù)模31-32
• 2.8 本章小結(jié)32-33
• 第3章 蒙皮拉形軌跡33-41
• 3.1 引言33
• 3.2 初始拉形軌跡設(shè)計(jì)33-35
• 3.3 拉形軌跡計(jì)算35-39
• 3.4 蒙皮拉形軌跡調(diào)整及優(yōu)化方法39-40
• 3.4.1 蒙皮拉形軌跡調(diào)整方法39
• 3.4.2 蒙皮拉形軌跡優(yōu)化方法39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第4章 蒙皮拉形仿真的有限元基礎(chǔ)及模型建立41-50
• 4.1 引言41
• 4.2 彈塑性有限元法基本理論41-44
• 4.2.1 塑性力學(xué)的屈服準(zhǔn)則41-43
• 4.2.2 彈塑性本構(gòu)方程43-44
• 4.3 動態(tài)顯式有限元算法44-45
• 4.3.1 動力顯式算法44
• 4.3.2 顯式時(shí)間積分44-45
• 4.4 有限元仿真過程45-48
• 4.4.1 單元的選擇45-46
• 4.4.2 材料模型的選擇46-47
• 4.4.3 接觸和摩擦模型的選擇47-48
• 4.5 蒙皮拉形有限元模型的建立48-49
• 4.6 本章小結(jié)49-50
• 第5章 蒙皮拉形有限元仿真后處理分析50-55
• 5.1 引言50
• 5.2 成形板料分析50-54
• 5.2.1 等效塑性應(yīng)變50-52
• 5.2.2 等效應(yīng)力52-53
• 5.2.3 厚度減薄率規(guī)律53
• 5.2.4 貼模度53-54
• 5.3 本章小結(jié)54-55
• 第6章 蒙皮拉形生產(chǎn)試驗(yàn)55-63
• 6.1 引言55
• 6.2 實(shí)驗(yàn)條件55-61
• 6.2.1 數(shù)控蒙拉機(jī)床機(jī)構(gòu)模型55
• 6.2.2 數(shù)控蒙拉機(jī)床坐標(biāo)系及轉(zhuǎn)角55-56
• 6.2.3 數(shù)控蒙拉機(jī)床參數(shù)56-57
• 6.2.4 數(shù)據(jù)接口及機(jī)床代碼57-59
• 6.2.5 機(jī)床操作界面介紹59-61
• 6.3 試驗(yàn)方案61-62
• 6.3.1 試驗(yàn)規(guī)劃61
• 6.3.2 提高蒙皮零件拉形成形質(zhì)量的方法61-62
• 6.4 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 致謝67-68
• 攻讀碩士期間發(fā)表（含錄用）的學(xué)術(shù)論文68

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：861787