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域有著廣泛應用。隨著計算機技術的發(fā)展,在產(chǎn)品設計初始階段,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。為確保該方法在分析大型復雜零件時的準確性和穩(wěn)定性,本文研究了考慮彎曲效應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際生產(chǎn)情況。為考慮彎曲效應,多步快速成形有限元法采用DKT12殼單元為單元模型。首先推導了單元在局部坐標系和全局坐標系之間的坐標變換矩陣,然后根據(jù)Kirchhoff理論推導了單元的剛度矩陣和節(jié)點內力。在重力算法中研究了板料構形節(jié)點與模具網(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,確定板料構形上節(jié)點與模具主表面單元之間的幾何關系,將穿透節(jié)點投影回模具主表面。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形的關鍵技術。通過全局搜索算法確定板料節(jié)點的投影范圍,然后由基于弧長法的局部搜索算法確定板料節(jié)點的具體投影位置,最終經(jīng)過迭代計算得到彎曲壓料面上的中間構形。文章最后以三種復雜汽車覆蓋件為例,驗證了綜合本文重力和壓邊的多... 

【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：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束狀態(tài)杜亭[68]基于真實的工藝參數(shù)，提出了一種動力顯示算法，將其與自適應網(wǎng)格技術相結合，出了包括重力加載和壓邊過程的求解器，并通過實例驗證了求解器的合理性和可靠性。李[53]提出了一種基于動力顯式算法的新型實體殼單元，該單元通過引進改善擬應變和假設自變的插值方法消除了閉鎖和沙漏現(xiàn)象，在此基礎上開發(fā)出了重力和壓邊求解方法，最終集求解器中。論文[69]重點論述了影響板料成形數(shù)值模擬的四個因素，除了重力加載的影響，括壓邊過程的影響。為了確認沖壓過程開始時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，運用偽坯料計算壓邊結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)和板料壓邊結束后的位置信息。過程對整個成形過程起著至關重要的作用，高質量有效的壓邊應避免板料成形過程中出現(xiàn)和折皺現(xiàn)象，關鍵點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)，其雖能很好中的應變值，但成形結果得到的應力值不夠準確�，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狀態(tài)成形性能一步逆成形法的基礎上，多步快速成形法可以高效預測產(chǎn)品成形性能，有且能提供某個工步有效合理的性能分析結果。速成形有限元法在一步逆成形法的基礎上引入中間構型來描述和模擬分析狀態(tài)，中間構型的性能分析結果會直接影響到下一個中間構型的分析并作。中間構型的引進考慮了產(chǎn)品成形過程的加載路徑以及其影響，能夠提高且便于設計者觀察產(chǎn)品的實際變化情況。中間構型的計算也是多步快速成形技術之一。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 在中間構型中的位置 ，比較初始毛坯中節(jié)點與中點的位置，可以得到中間構型的應變、應力和厚度信息。同理，比較中間構間構型中對應節(jié)點的位置或最終構型C中對應節(jié)點的位置，可以得到最終構厚度信息，如圖 2.1 所示。


本文編號：3248644