板料成形是現(xiàn)代工業(yè)體系中的重要加工方法之一,在航空航天和汽車制造等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初始階段,多步快速成形有限元法能夠高效得到產(chǎn)品成形性能的初步評價(jià)。為確保該方法在分析大型復(fù)雜零件時(shí)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性,本文研究了考慮彎曲效應(yīng)的重力算法和基于彎曲壓料面的壓邊算法,使多步法成形模擬更符合實(shí)際生產(chǎn)情況。為考慮彎曲效應(yīng),多步快速成形有限元法采用DKT12殼單元為單元模型。首先推導(dǎo)了單元在局部坐標(biāo)系和全局坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換矩陣,然后根據(jù)Kirchhoff理論推導(dǎo)了單元的剛度矩陣和節(jié)點(diǎn)內(nèi)力。在重力算法中研究了板料構(gòu)形節(jié)點(diǎn)與模具網(wǎng)格之間的幾何穿透判斷算法和基于包圍盒的接觸搜索算法,確定板料構(gòu)形上節(jié)點(diǎn)與模具主表面單元之間的幾何關(guān)系,將穿透節(jié)點(diǎn)投影回模具主表面。在壓邊階段,確立了含有彎曲壓料面的復(fù)雜零件壓邊算法的基本思路,研究了基于直接投影法求解壓邊后板料構(gòu)形的關(guān)鍵技術(shù)。通過全局搜索算法確定板料節(jié)點(diǎn)的投影范圍,然后由基于弧長法的局部搜索算法確定板料節(jié)點(diǎn)的具體投影位置,最終經(jīng)過迭代計(jì)算得到彎曲壓料面上的中間構(gòu)形。文章最后以三種復(fù)雜汽車覆蓋件為例,驗(yàn)證了綜合本文重力和壓邊的多... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

某板料重力加載前后的模擬形狀

(a) 有重力模擬 (b) 無重力模擬圖 1.2 某板料有重力模擬和無重力模擬的壓料結(jié)束狀態(tài)杜亭[68]基于真實(shí)的工藝參數(shù)，提出了一種動(dòng)力顯示算法，將其與自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)相結(jié)合，出了包括重力加載和壓邊過程的求解器，并通過實(shí)例驗(yàn)證了求解器的合理性和可靠性。李[53]提出了一種基于動(dòng)力顯式算法的新型實(shí)體殼單元，該單元通過引進(jìn)改善擬應(yīng)變和假設(shè)自變的插值方法消除了閉鎖和沙漏現(xiàn)象，在此基礎(chǔ)上開發(fā)出了重力和壓邊求解方法，最終集求解器中。論文[69]重點(diǎn)論述了影響板料成形數(shù)值模擬的四個(gè)因素，除了重力加載的影響，括壓邊過程的影響。為了確認(rèn)沖壓過程開始時(shí)板料與模具的接觸位置，需要研究板料在壓邊過程中的變形情況，足位移邊界條件的情況下，得到壓邊后待沖壓板料的位置狀態(tài)[70]。論文[71]提出了一種基于元求解壓邊過程的方法，通過逆成形法得到偽坯料，運(yùn)用偽坯料計(jì)算壓邊結(jié)束后的板料形然后不斷修正偽坯料，最終迭代得到壓邊過程的最終狀態(tài)和板料壓邊結(jié)束后的位置信息。過程對整個(gè)成形過程起著至關(guān)重要的作用，高質(zhì)量有效的壓邊應(yīng)避免板料成形過程中出現(xiàn)和折皺現(xiàn)象，關(guān)鍵點(diǎn)在于壓邊過程中邊界條件的處理、壓邊方式的選擇和壓邊力的控制。華和李尚健[72]論述了位移邊界條件的處理對整個(gè)板料成形過程的重要性，并對前人提出的

了產(chǎn)品成形過程的加載路徑，僅考慮產(chǎn)品的初始和最終狀態(tài)，其雖能很好中的應(yīng)變值，但成形結(jié)果得到的應(yīng)力值不夠準(zhǔn)確�，F(xiàn)代產(chǎn)品零件大多是多件的壓料面是彎曲壓料面，因此對產(chǎn)品成形過程的中間某個(gè)狀態(tài)成形性能一步逆成形法的基礎(chǔ)上，多步快速成形法可以高效預(yù)測產(chǎn)品成形性能，有且能提供某個(gè)工步有效合理的性能分析結(jié)果。速成形有限元法在一步逆成形法的基礎(chǔ)上引入中間構(gòu)型來描述和模擬分析狀態(tài)，中間構(gòu)型的性能分析結(jié)果會(huì)直接影響到下一個(gè)中間構(gòu)型的分析并作。中間構(gòu)型的引進(jìn)考慮了產(chǎn)品成形過程的加載路徑以及其影響，能夠提高且便于設(shè)計(jì)者觀察產(chǎn)品的實(shí)際變化情況。中間構(gòu)型的計(jì)算也是多步快速成形技術(shù)之一。描述可得多步快速成形有限元方法的基本思想：通過有限元方法并且在滿足求出初始毛坯 中節(jié)點(diǎn) 在中間構(gòu)型中的位置 ，比較初始毛坯中節(jié)點(diǎn)與中點(diǎn)的位置，可以得到中間構(gòu)型的應(yīng)變、應(yīng)力和厚度信息。同理，比較中間構(gòu)間構(gòu)型中對應(yīng)節(jié)點(diǎn)的位置或最終構(gòu)型C中對應(yīng)節(jié)點(diǎn)的位置，可以得到最終構(gòu)厚度信息，如圖 2.1 所示。


本文編號(hào)：3248644