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板料局部成形成形极限的数值研究

作　者: 文鹏飞
导　师: 刘渝
学　校: 西华大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 增量成形成形极限缩颈材料缺陷几何缺陷
分类号: TG301
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着制造业的日益发展，绿色、节能、精密、高效加工技术己成为制造加工领域重点研究和发展的方向之一，许多新兴的加工技术因此应运而生，增量成形就是其中的一种加工技术。采用增量成形技术能成形复杂型面的金属零件。在实验中发现采用增量成形技术成形板料时，板料的成形极限高于传统冲压成形，并且在实际生产中能大幅度降低零件的生产成本和研发周期。目前，从成形机理上，未见有完整的理论能解释增量成形能比传统冲压成形获得更大成形极限的原因，从数值模拟角度也未发现有学者将板料初始不均匀性加入实验模型中，该方面的研究尚有待进一步的开展。本文首先对增量成形基础理论、成形技术做了简要的介绍。通过运用有限元分析软件对增量成形和冲压成形作了模拟分析，在模拟分析中采用无缺陷的板料，通过分析结果讨论了增量成形中存在的现象，例如：局部板料的塑性应变变化，板料厚度的变化，回弹现象等。本文将板材初始缺陷加入计算模型中，从数值模拟角度揭示增量成形提高成形极限的原因。文中首先采用BAMMAN_DAMAGE材料本构模型，通过孔洞率体积分数来模拟板料的初始缺陷，并在板料厚度方向引入工具作用来研究其对局部材料的拉伸稳定性的影响，有限元数值分析的结果中显示该材料模型在施加板料面内拉应力时缩颈失稳点对横向叠加应力不敏感。文中进一步通过假定板料厚度方向的几何缺陷来表示局部弱化区，其有限元数值分析结果能较好的解释实际成形时，板料含有初始缺陷情况下用增量成形可以获得更大成形极限的原因。最后本文还研究探讨了凸模与板料间接触摩擦系数对板料成形极限的影响。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 引言  8
  1.2 增量成形技术的发展历史  8-10
  1.3 国内外研究现状  10-12
  1.4 增量成形发展趋势  12-13
  1.5 选题的目的和意义  13
  1.6 本文研究内容  13-14
  1.7 本章小结  14-15
2 增量成形过程的简介  15-22
  2.1 增量成形机械工具  15-17
  2.2 增量成形的分类  17-20
  2.3 增量成形的工作原理  20-21
  2.4 本章小结  21-22
3 板料的成形极限简介  22-27
  3.1 传统冲压成形成形极限简介  22-24
  3.2 增量成形成形极限简介  24-26
  3.3 本章小结  26-27
4 增量成形的理论基础  27-33
  4.1 增量成形厚度方向变形规律  27-28
  4.2 增量成形过程的力学分析  28-32
    4.2.1 分析模型简化  28-30
    4.2.2 沿周向的平衡方程  30
    4.2.3 板厚方向的平衡方程  30-31
    4.2.4 沿子午线方向的平衡方程  31-32
  4.3 本章小结  32-33
5 板料不含缺陷时成形极限的数值研究  33-52
  5.1 增量成形与冲压成形的数值模拟  33-35
  5.2 冲压成形过程的数值分析  35-37
  5.3 增量成形过程的数值分析  37-46
    5.3.1 增量成形过程回弹现象的探讨  42-46
  5.4 计算结果讨论  46-51
  5.5 本章小结  51-52
6 增量成形板料含初始缺陷时成形极限的数值研究  52-82
  6.1 板料初始不均匀性的介绍  52-55
    6.1.1 增量成形过程中板料的晶粒形态变化  52-54
    6.1.2 板料断裂处的孔洞分析  54-55
  6.2 含初始缺陷板料的成形稳定性的研究  55-58
  6.3 计算模型的确定  58-59
  6.4 计算模型一  59-73
    6.4.1 BAMMAN_DAMAGE 材料简介  59-63
    6.4.2 计算模型一模型的选择以及其它计算参数  63-65
    6.4.3 有限元网格划分  65-66
    6.4.4 计算模型一计算结果  66-69
    6.4.5 计算模型一结果分析  69-73
  6.5 计算模型二  73-79
    6.5.1 计算模型二的分析模型以及实验参数的确定  73-75
    6.5.2 计算模型二的数值计算结果  75-76
    6.5.3 计算模型二结果分析  76-79
  6.6 接触摩擦系数对实验结果的影响  79-81
    6.6.1 降低接触摩擦系数对计算模型一结果的影响  79-80
    6.6.2 降低接触摩擦系数对计算模型二结果的影响  80-81
  6.7 本章小结  81-82
结论与展望  82-84
参考文献  84-87
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  87-88
致谢  88-89

板料局部成形成形极限的数值研究

内容摘要

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