本文關(guān)鍵詞：板材多點(diǎn)成形中起皺和回彈的數(shù)值分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：多點(diǎn)成形技術(shù)是金屬板材三維自由曲面成形的一種柔性加工方法，其基 本思想是將傳統(tǒng)的整體模具離散化，由一系列規(guī)則排列的基本體（或稱沖 頭）組成的“柔性多點(diǎn)模具”來代替，由基本體球頭的包絡(luò)曲面來完成板材 成形。多點(diǎn)成形技術(shù)作為一種新興的技術(shù)已在飛機(jī)、船舶、汽車等諸多制造 領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。 無壓邊多點(diǎn)成形通常用于變形量不大的曲面成形，是板材多點(diǎn)成形過程 中使用頻率很高的一種成形方法。多點(diǎn)成形在成形變形量不大的曲面時(shí)，通 常不壓邊，這樣既可省去切邊工序又可以節(jié)省材料，另一方面又能簡(jiǎn)化多點(diǎn) 壓機(jī)結(jié)構(gòu)，降低其造價(jià)。由于沒有壓邊圈，板材面內(nèi)變形力較小，主要以面 外彎曲變形為主，導(dǎo)致在多點(diǎn)成形中起皺缺陷更容易出現(xiàn)，特別是在薄板多 點(diǎn)成形中，起皺是工藝上必須克服的成形缺陷。 由于沒有壓邊圈的作用，板材成形過程中，回彈對(duì)成形件最終形狀的影 響要比有壓邊時(shí)大。影響回彈的因素很多，如板材厚度，板材的材質(zhì)以及成 形件變形量的大小等。本文采用數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)多點(diǎn)成形過程的回彈進(jìn)行了 分析，另外還探討了典型零件在多點(diǎn)成形時(shí)，通過控制基本體群成形面形狀 消除回彈的方法。 1. 板材無壓邊多點(diǎn)成形的起皺數(shù)值模擬 采用顯式算法進(jìn)形起皺數(shù)值模擬時(shí)，板材必須離散成足夠小的有限元單 元，使皺紋能夠已相當(dāng)小的波長(zhǎng)正確的模擬出來。通過不同尺寸有限元單元 的數(shù)值結(jié)果比較，建立了板材無壓邊起皺分析的有限元模型。對(duì)雙向曲率曲 面—球面和馬鞍面進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)值模擬，研究了板材厚度、曲率半徑以及 材質(zhì)等對(duì)起皺的影響。板厚與變形程度是影響起皺的重要因素，增大板材厚 71 WP=76 吉林大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 度，減小成形件曲率半徑均可有效的抑制起皺的產(chǎn)生；文中對(duì) 08AL 和 L2Y2 鋁兩種不同材料的板材成形球面和馬鞍面的起皺現(xiàn)象進(jìn)行了有限元分析。結(jié) 果表明選用具有較大的彈性模量的 08AL較具有較小彈性模量的 L2Y2 不容 易產(chǎn)生起皺缺陷。 通過對(duì)多點(diǎn)成形過程中的起皺產(chǎn)生過程的分析，，發(fā)現(xiàn)在無壓邊多點(diǎn)成形 中，起皺主要產(chǎn)生于基本體對(duì)板材的不完全約束，在成形后期起皺出現(xiàn)最大 值，在成形結(jié)束時(shí)，部分皺紋被壓平。基于對(duì)多種不同板厚、不同曲率半徑 的球面和馬鞍面成形件的數(shù)值分析，得到了球面與馬鞍面無壓邊、不起皺多 點(diǎn)成形極限圖。在本文之前，還沒有多點(diǎn)成形不起皺極限圖方面的結(jié)果。 2. 板材無壓邊多點(diǎn)成形的回彈數(shù)值模擬。 完整的板材成形包括加載和卸載兩個(gè)過程。本文建立了采用顯-隱式算法 模擬回彈問題的有限元模型。即采用動(dòng)態(tài)顯式算法模擬板材成形過程，采用 隱式算法模擬卸載回彈過程。這種方法克服了顯式算法耗時(shí)大，難以收斂的 缺點(diǎn)，解決了隱式算法不能處理好接觸問題的缺點(diǎn)，極大的提高了回彈數(shù)值 的計(jì)算效率，具有實(shí)用性和高效性的特點(diǎn)。 主要分析了板材厚度、成形件變形量以及材質(zhì)等對(duì)柱面、球面及馬鞍面 的無壓邊多點(diǎn)成形的回彈影響，并且利用中心插分法，擬合出成形件回彈 前、后曲面形狀，計(jì)算出回彈量的大小。由數(shù)值模擬結(jié)果可以看出，在多點(diǎn) 成形中，板材厚度越小，變形量越小，卸載后回彈越大，反之，厚度越大， 變形量越大則回彈越小。 3. 多點(diǎn)成形過程中成形面的修正與回彈控制的研究 利用數(shù)值模擬技術(shù)，在回彈分析的基礎(chǔ)上，給出了基于回彈數(shù)值計(jì)算的 柱面、球面多點(diǎn)成形基本體群成形面的修正方法。對(duì)于目標(biāo)曲率半徑為的圓 柱面，但板厚為 1.0mm時(shí)，經(jīng)過三次修正，形狀總體誤差只有 0.0044m；板 厚為 1.5mm時(shí)，經(jīng)過五次修正，形狀誤差達(dá)到 0.00083m；對(duì)于目標(biāo)曲率半徑 為 1200mm，板厚為 1.5mm時(shí)，經(jīng)過兩次修正形狀誤差達(dá)到 0.0962m；依據(jù) 最后一次修正的成形面調(diào)整基本體群的形狀進(jìn)形多點(diǎn)成形，可以有效的補(bǔ)償 板回彈影響。實(shí)現(xiàn)板材的一次精確成形，提高產(chǎn)品的成形精度。這些結(jié)果對(duì) 多點(diǎn)成形技術(shù)的進(jìn)一步工程應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值和實(shí)際意義
【關(guān)鍵詞】：多點(diǎn)成形 數(shù)值模擬 起皺 回彈 動(dòng)態(tài)顯式算法 隱式算法
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號(hào)】：TG386
【目錄】：

• 第一章 緒論5-13
• 1.1 選題的意義5-6
• 1.2 板材成形有限元數(shù)值理論發(fā)展概況6-9
• 1.2.1 早期研究工作6
• 1.2.2 板材成形有限元理論的發(fā)展6-9
• 1.3 板材回彈數(shù)值模擬9-10
• 1.4 板材多點(diǎn)成形的數(shù)值模擬10-11
• 1.5 問題的提出及本文的主要內(nèi)容11-13
• 第二章 多點(diǎn)成形中回彈數(shù)值模擬的有限元方法13-24
• 2.1 加載過程數(shù)值模擬的顯式有限元方程13-16
• 2.1.1 動(dòng)力問題的虛功率方程13
• 2.1.2 動(dòng)力學(xué)有限元方程13-14
• 2.1.3 求解有限元方程的顯式算法14-16
• 2.2 卸載過程的數(shù)值模擬方法16-17
• 2.2.1 回彈的隱式計(jì)算方法16-17
• 2.2.2 回彈的顯式計(jì)算方法17
• 2.3 回彈數(shù)值模擬的顯-隱式算法17-19
• 2.4 板材回彈的計(jì)算與控制19-21
• 2.4.1 二維回彈經(jīng)驗(yàn)公式19-20
• 2.4.2 多點(diǎn)成形中的回彈控制20-21
• 2.5 用于回彈分析的 BWC 殼單元21-23
• 2.6 小結(jié)23-24
• 第三章 多點(diǎn)成形起皺的數(shù)值模擬24-37
• 3.1 起皺的判定24-25
• 3.2 有限元模型25-28
• 3.3 起皺過程分析28-30
• 3.4.球面成形件的起皺分析30-34
• 3.4.1 板厚及變形量的影響30-32
• 3.4.2 無壓邊成形時(shí)不起皺極限32-34
• 3.5 馬鞍面成形件的起皺分析34-36
• 3.5.1 板厚及曲率半徑的影響34-35
• 3.5.2 無壓邊成形時(shí)不起皺極限35-36
• 3.6 小結(jié)36-37
• 第四章 多點(diǎn)成形的回彈數(shù)值分析37-52
• 4.1 回彈模擬時(shí)一些關(guān)鍵問題的處理37-39
• 4.2 回彈的數(shù)值模擬39-43
• 4.3 圓柱面成形件的回彈43-45
• 4.3.1 板厚對(duì)回彈的影響44-45
• 4.3.2 成形件曲率半徑對(duì)回彈的影響45
• 4.4 球面成形件的回彈45-49
• 4.4.1 板厚對(duì)回彈的影響45-48
• 4.4.2 成形件曲率半徑對(duì)回彈的影響48-49
• 4.5 馬鞍面成形件的回彈49-51
• 4.6 小結(jié)51-52
• 第五章 多點(diǎn)成形中回彈的控制研究52-65
• 5.1 基于回彈數(shù)值計(jì)算的基本體群成形面修正方法52-55
• 5.1.1 基本原理52-53
• 5.1.2 修正過程53
• 5.1.3 基本體群形狀調(diào)整53-55
• 5.2 柱面成形件的回彈控制55-59
• 5.2.1 成形面的修正方法55-56
• 5.2.2 應(yīng)用實(shí)例56-59
• 5.3 球面的回彈控制59-64
• 5.3.1 成形面的修正方法59-60
• 5.3.2 應(yīng)用實(shí)例60-64
• 5.4 小結(jié)64-65
• 第六章 結(jié)論65-66
• 參考文獻(xiàn)66-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文72-73
• 致 謝73-75
• 摘 要75-77
• ABSTRACT77-74
• 吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明74-79

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