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曲面片近似展开综合分析与成形模拟

作 者: 申路飞
导 师: 毛昕
学 校: 东北大学
专 业: 机械设计及理论
关键词: 三角网格法 有限元逆算法 误差评价 回弹率 钣金坯料
分类号: TG386
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 43次
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内容摘要


钣金构件广泛应用于机械、化工、冶金、轻工等行业。其中钣金展开是这一生产实践中的一个重要环节,其展开精度直接影响钣金构件的冲压成形性能和成形质量。因此,研究曲面片的近似展开具有很强的实际意义。总结近一个世纪以来曲面展开的理论和方法,其先后经历了对可展曲面的展开研究和对不可展曲面的展开研究。可展曲面如圆柱面、圆锥面等的展开研究目前已经较为成熟,并已经在生产实践中广泛应用,其可以无误差地展开,不存在展开精度的问题。而目前对曲面片的展开研究,主要针对不可展曲面的展开。展开误差的评定主要采用形状误差、长度误差和面积误差等方法,并根据不同的展开系统稍有侧重地选用不同的误差评价方法。对不可展曲面的展开研究,目前较为流行的有基于几何模型展开法中的三角网格法和基于物理模型展开法中的有限元逆算法。本文从分析三角网格法的展开机理入手,通过UG二次开发,实现了曲面的程序展开,并通过其误差分析系统研究了三角网格法随不同参数变化时的误差变化规律。在有限元逆算法中,本文首先论述了采用有限元逆算法进行板料展开时需要解决的关键问题和实现程序系统。并通过这个程序系统,也相应地研究了其误差变化规律,并通过把这些规律与三角网格法进行比较,得出了相应的结论。板料成形CAE分析也是本文所讨论的一个重点,其研究方向主要分为两个方面,首先是仿真系统机理本身的研究,包括求解格式选择、材料和工艺的选择和压边圈的处理等。其次是后处理系统,包括成形极限图、厚薄图、成形力及回弹分析等。本文通过实例研究,论述了板料成形CAE的全过程,分析了其成形性能和成形质量,并提出了新的回弹率计算公式,可以用来数量化地表示回弹,同时给出减少回弹的方法。在研究板料成形仿真中钣金坯料的设计无疑是其中较为关键的一步,而采用有限元逆算法所得到的钣金坯料一般都要增加余量,来满足成形需要。本文就这部分内容也做了探讨和实验研究,并给出了钣金坯料成形时的优化方法。上述功能的实现主要采用UG NX3.0软件作为平台,综合运用UG/Open MenuScript、UG/Open UIStyler、UG/Open API和VC++6.0等UG二次开发工具来实现曲面的三角网格展开和误差评价,利用DYNAFORM5.5软件进行板料成形及后处理分析。

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属压力加工 > 冷冲压(钣金加工) > 冷冲压工艺
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