本文關(guān)鍵詞：差速成形輥卷制錐筒件過程的數(shù)值模擬研究

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【摘要】：錐筒件作為一種常見的板料成形件，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、石油化工、船舶等多個(gè)領(lǐng)域。目前，錐筒形件的卷制成形主要靠卷板機(jī)完成，傳統(tǒng)錐筒件的卷板成形方法主要有分區(qū)卷制法、輔助套筒法、錐輥成形法以及四輥夾緊法。雖然上述方法各有特點(diǎn)，但都存在一定的缺陷：分區(qū)卷制法耗時(shí)費(fèi)力、成形精度低；輔助套筒法與錐輥法不適用于大錐度錐筒的卷制；四輥夾緊法成形過程較復(fù)雜，對(duì)設(shè)備的控制系統(tǒng)要求較高。本文采用差速成形輥卷板成形技術(shù)，通過改變兩端工作輥的輥速可實(shí)現(xiàn)任意錐角的錐筒件的成形，不僅解決了傳統(tǒng)成形方法出現(xiàn)的問題，且該技術(shù)成形設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成形精度高且成形過程快速穩(wěn)定。 本文主要利用有限元分析軟件ABAQUS，采用動(dòng)態(tài)顯式方法對(duì)差速成形輥卷制錐筒件的過程進(jìn)行數(shù)值模擬，詳細(xì)研究工作輥輥速比與上輥下壓量對(duì)錐筒成形件的影響，為差速輥卷板設(shè)備的設(shè)計(jì)開發(fā)與成形工藝的優(yōu)化提供指導(dǎo)。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下： (1)介紹了差速輥卷板成形的原理，分析卷板成形主要部件的幾何關(guān)系。詳細(xì)說明有限元模型的建立過程，，包括材料屬性的設(shè)置、單元類型的選擇、網(wǎng)格劃分、邊界條件與接觸條件的設(shè)置、局部坐標(biāo)系中材料方向的確定。最后通過模擬實(shí)例驗(yàn)證了參數(shù)設(shè)置的合理性。 (2)建立圓筒件卷板成形的有限元模型，結(jié)合模擬結(jié)果分析虛擬輥速對(duì)成形半徑的影響，從而確定卷板成形模擬中合適的虛擬輥速。然后改變工作輥輥速，分析輥速比對(duì)錐筒件成形結(jié)果的影響，模擬結(jié)果表明：不同板料在成形過程中，都存在一個(gè)特定的最佳輥速比使其成形效果為最好，輥速比偏大或偏小都會(huì)導(dǎo)致錐筒兩端發(fā)生錯(cuò)位現(xiàn)象；最佳成形輥速比隨錐筒件大、小圓半徑比的增大而增大；當(dāng)錐筒件半徑比不變時(shí)，輥速比也不變，而且下壓量對(duì)最佳輥速比的影響很小。 (3)推導(dǎo)對(duì)稱式三輥卷板成形時(shí)下壓量與圓筒件成形半徑間的幾何關(guān)系，分析數(shù)值模擬結(jié)果得出：關(guān)于下壓量與成形半徑的關(guān)系，模擬結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果基本吻合，即圓筒件半徑隨下壓量增加呈冪函數(shù)關(guān)系遞減。在上述研究基礎(chǔ)上，對(duì)差速輥卷板成形錐筒件過程進(jìn)行模擬仿真，分析上輥下壓量對(duì)錐筒件成形半徑的影響，結(jié)果表明：對(duì)于尺寸相同的板料，錐筒件大、小圓成形半徑隨下壓量增加而減��；對(duì)于尺寸不同的板料，即使下壓量相同，成形后錐筒件大、小圓半徑也各不相同；修正所得成形后的錐筒件平均半徑隨下壓量增加也呈冪函數(shù)關(guān)系遞減。 (4)深入研究了錐筒件成形過程中板料厚度方向以及上、下表面的應(yīng)力應(yīng)變分布情況，模擬結(jié)果表明：在加載過程中板料大、小圓兩端沿厚度方向的應(yīng)力變化相同，但在卸載過程中板料兩端厚度方向的應(yīng)力變化各不相同；成形結(jié)束后，同一表面上的殘余應(yīng)力分布大體分為兩個(gè)區(qū)域，以錐筒外表面為例，靠近小圓端的區(qū)域?yàn)槔瓚?yīng)力，靠近大圓端的區(qū)域?yàn)閴簯?yīng)力；隨著下壓量的增加，塑性應(yīng)變值逐漸增加，而錐筒件外表面拉應(yīng)力區(qū)域面積先增加而后趨于穩(wěn)定。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)值模擬 錐筒件 卷板成形 差速成形輥 下壓量
【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】：2015
【分類號(hào)】：TG306
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 引言11
• 1.2 卷板成形技術(shù)簡(jiǎn)介11-13
• 1.3 國(guó)內(nèi)外卷板成形技術(shù)的研究13-14
• 1.4 有限元數(shù)值模擬在卷板成形技術(shù)中的應(yīng)用14-15
• 1.5 錐筒件卷板成形技術(shù)的研究15-16
• 1.6 選題意義及主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 1.7 小結(jié)18-19
• 第2章 卷板成形理論和有限元基本理論19-27
• 2.1 引言19
• 2.2 卷板成形基本理論19-23
• 2.2.1 板料彎曲成形理論19-20
• 2.2.2 傳統(tǒng)卷板成形過程中板材的應(yīng)力分布情況20-23
• 2.3 有限元基本理論23-26
• 2.3.1 應(yīng)力張量23-24
• 2.3.2 屈服準(zhǔn)則24-25
• 2.3.3 彈塑性介質(zhì)的本構(gòu)方程25-26
• 2.4 小結(jié)26-27
• 第3章 差速輥卷板成形有限元模型的建立27-39
• 3.1 引言27
• 3.2 差速輥卷板成形原理27-28
• 3.3 建立幾何模型28-30
• 3.4 有限元模型的建立30-35
• 3.4.1 材料模型30-31
• 3.4.2 單元選擇及網(wǎng)格劃分31-33
• 3.4.3 約束條件與接觸條件33-34
• 3.4.4 建立局部坐標(biāo)系34-35
• 3.4.5 虛擬輥速的確定35
• 3.5 有限元模型實(shí)例35-37
• 3.6 小結(jié)37-39
• 第4章 輥速對(duì)差速輥卷板成形的影響39-51
• 4.1 引言39
• 4.2 工作輥虛擬輥速的確定39-40
• 4.3 差速輥卷板成形中工作輥輥速比的確定40-48
• 4.3.1 輥速比 n 對(duì)差速卷板成形的影響40-44
• 4.3.2 下壓量 U 與最佳輥速比 nk的關(guān)系44-45
• 4.3.3 任意錐筒件卷板成形過程中 nk的確定45-48
• 4.4 小結(jié)48-51
• 第5章 上輥下壓量對(duì)差速輥卷板成形的影響51-75
• 5.1 引言51
• 5.2 傳統(tǒng)卷板成形中上輥下壓量對(duì)圓筒件成形的影響51-59
• 5.2.1 上輥下壓量與成形半徑幾何關(guān)系51-56
• 5.2.2 上輥下壓量與成形半徑幾何關(guān)系的計(jì)算過程56-58
• 5.2.3 關(guān)于上輥下壓量對(duì)成形半徑影響的數(shù)值模擬58-59
• 5.3 差速輥卷板成形中上輥下壓量對(duì)錐筒件成形的影響59-73
• 5.3.1 上輥下壓量對(duì)錐筒件成形半徑的影響59-61
• 5.3.2 上輥下壓量與錐筒件成形半徑的關(guān)系61-65
• 5.3.3 上輥下壓量對(duì)板料成形應(yīng)力應(yīng)變的影響65-73
• 5.4 小結(jié)73-75
• 第6章 結(jié)論與展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 致謝81

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：737802