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基于反向模拟法的拉深成形性分析技术研究

作　者: 陈卫彬
导　师: 李顺平；吴建军
学　校: 西北工业大学
专　业: 航空宇航制造工程
关键词: 理想变形 反向成形模拟 拉深件 有限元 一步法
分类号: TG386
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 69次
引　用: 5次
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内容摘要


在金属板料成形中，板料毛坯和工艺的设计是至关重要的两个方面。为了更有效的分析并得到一个优化的板料毛坯形状，近年来，反向模拟法日益得到了广泛的重视。 本文基于形变理论，采用理想变形假设，分别使用三角形膜单元和壳单元，分析了单元变形关系，得到了以初始构形上的节点坐标为基本未知量的有限元方程，并给出了用于反向成形模拟的刚塑性材料模型。通过求解上述有限元方程即可得到满足理想成形条件的节点坐标，这些节点坐标所形成的轮廓即为待求的毛料尺寸边界。 在UG中实现零件的造型，并基于UG／Open API技术，给出了一种切实可行的求解零件网格和毛坯初始网格的方法。经过反向模拟系统分析，将应变数据导入UG，并以云图的方式显示。从而实现了反向成形模拟系统与UG系统的集成。 本文对反向模拟系统的各模块功能及各模块之间的关系进行了分析讨论，并使用C++语言，开发了拉深件反向成形模拟系统的原型。选择了几个典型零件，对拉深件毛坯初始形状进行了优化，并就成形中拉深件厚向应变分布进行了分析，得到了满意的结果。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-11
  1.1 研究课题的意义及背景  7-8
  1.2 基于理想成形理论的有限元素法  8-10
    1.2.1 有限元法  8-9
    1.2.2 理想变形  9-10
  1.3 本文工作及内容安排  10-11
第二章 形变理论基础  11-18
  2.1 变形几何  11-15
    2.1.1 物体的构形和坐标系  11-12
    2.1.2 物体的运动和变形  12
    2.1.3 变形梯度和变形张量  12-14
    2.1.4 主物质线  14-15
    2.1.5 极分解定理  15
  2.2 变形度量  15-18
    2.2.1 应变张量的定义和分类  15-16
    2.2.2 广义应变张量  16-18
第三章 理想变形理论及有限元单元插值函数  18-25
  3.1 理想变形理论  18-21
    3.1.1 最小变形功  18-19
    3.1.2 理想变形理论在钣料成形中的应用  19-21
  3.2 单元位移模式和插值函数  21-25
    3.2.1 一次单元的插值函数  22-23
    3.2.2 二次单元  23-24
    3.2.3 高次单元  24-25
第四章 基于理想成形理论的成形过程模拟  25-44
  4.1 理想成形理论的有限元表达  25-26
  4.2 变形分析  26-29
    4.2.1 中面上一点处的变形(膜元)  26-27
    4.2.2 中面法线上一点处的变形(壳元)  27-29
  4.3 应变张量及相关的偏导数计算  29-33
    4.3.1 应变张量的计算  29-30
    4.3.2 有效应变对节点坐标的一阶偏导数  30-31
    4.3.3 有效应变对节点坐标的二阶偏导数  31-33
  4.4 变形张量[C]及其相关偏导数计算  33-41
    4.4.1 面积坐标系与直角坐标系的转换  33-34
    4.4.2 薄膜单元的变形张量[C]_m及其相关偏导数计算  34-38
    4.4.3 壳元的变形张量[C]_b及其相关微分计算  38-41
  4.5 刚塑性材料模型  41-44
    4.5.1 各向同性的刚塑性模型  41-42
    4.5.2 厚向异性的刚塑性模型  42-44
第五章 软件设计思路及编程实现  44-56
  5.1 基于UG Oper／API的二次开发技术  44-46
    5.1.1 外部UF和内部UF  44-45
    5.1.2 对象、特征和实体  45-46
    5.1.3 初始化和终止  46
  5.2 软件系统体系结构及功能  46-56
    5.2.1 软件系统结构  46-48
    5.2.2 前置处理模块的编程实现  48-50
    5.2.3 工程分析模块的编程实现  50-53
    5.2.4 后置处理模块的编程实现  53-56
第六章 计算结果及讨论  56-61
  6.1 零件成形性分析  56-58
  6.2 材料模型对分析结果的影响  58-59
  6.3 总结与展望  59-61
参考文献  61-63
致谢  63-65

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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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