学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

TA2M钛合金板材弯曲成形回弹规律的研究

作　者: 杜芳静
导　师: 张凌云
学　校: 沈阳航空工业学院
专　业: 航空宇航制造工程
关键词: 钛合金板材 U形件弯曲回弹有限元数值模拟
分类号: TG386
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 118次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本文采用有限元数值模拟与成形工艺试验相结合的方法,对TA2M钛合金板材的弯曲回弹问题进行了系统的研究,揭示了弯曲线取向对回弹的影响,并对弯曲时的局部畸变现象进行了深入研究。研究中首先对名义厚度分别为1.0mm和2.0mm的TA2M板料进行了单向拉伸试验,得到其基本力学性能和成形性能,在此基础上利用PAM-STAMP软件进行了U形弯曲成形的有限元数值模拟,并进行了一系列室温下的成形工艺试验验证,验证了有限元数值模拟结果的可靠性。对冲压模拟的若干关键参数,如坯料网格尺寸、自适应网格细化等级、虚拟冲压速度等对模拟精度和模拟效率的影响进行了深入的研究并得出影响关系曲线。同时模拟中还发现使用带有顶料装置的刚性模具进行U形弯曲成形时,当冲压行程达到一定值后继续深压对减小成形件回弹量的意义不大。试验结果表明,TA2M钛合金板材弯曲成形时回弹量值较大,板料厚度和相对弯曲半径对回弹量均有较大影响:板料厚度越大回弹量越小,相对弯曲半径越大回弹量越大。研究中发现,弯曲线取向对回弹量也有一定程度的影响,而现有的文献中却鲜有提及,文中总结了其影响规律:随着弯曲线与板料轧制方向夹角从0°到90°范围内的增大,试件的回弹量呈降低趋势,并对其产生原因进行了分析。通常认为宽板弯曲的横截面形状为矩形,通过对钛合金弯曲成形的研究,得出关于横截面形状更为准确的定义应是:板料的中间区域平直,而端部为倾斜的扇形。弯曲件在端部出现了局部畸变现象,且板料厚度和弯曲半径对畸变程度都有影响。采用数值模拟方法对提高弯曲件精度的几种工艺措施进行研究,得出预制凸模圆角半径补偿、调整凸凹模间隙以及将凸模和顶料板做成圆弧面对抑制弯曲件回弹的作用,并最终成形出合格的弯曲制件。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-13
第1章绪论  13-24
  1.1 课题研究的背景和意义  13-14
  1.2 钛及钛合金的主要性能与分类  14-18
    1.2.1 钛及钛合金的主要性能  14-15
    1.2.2 钛合金的分类  15-17
    1.2.3 工业纯钛的分类  17-18
    1.2.4 钛合金板料的成形性能  18
  1.3 钛合金板料成形工艺  18-21
    1.3.1 典型成形工艺  18-19
    1.3.2 常见的成形缺陷  19-20
    1.3.3 冷成形工艺及其研究意义  20-21
  1.4 板料成形有限元数值模拟研究概况  21-23
  1.5 课题研究目的及内容  23-24
第2章 U 形件弯曲成形理论分析  24-32
  2.1 板料弯曲的变形特点  24-25
  2.2 板料的弯曲现象及其原因  25-28
    2.2.1 弯曲件的弹性回跳  25-26
    2.2.2 中性层的内移  26-27
    2.2.3 弯曲区板料厚度的变薄  27
    2.2.4 板料长度的增加  27-28
    2.2.5 板料横截面的畸变、翘曲和拉裂  28
  2.3 宽板弯曲时的应力应变分析  28-29
  2.4 弯曲回弹  29-32
    2.4.1 影响弯曲件回弹的因素  29-30
    2.4.2 减少回弹的措施  30-32
第3章 TA2M 钛板基本性能参数的测定  32-43
  3.1 拟测定的性能参数和依照标准  32
  3.2 单向拉伸试验  32-35
    3.2.1 单向拉伸试件的制备  32-33
    3.2.2 试验设备与测试系统  33-35
  3.3 试验测定及数据处理  35-41
    3.3.1 杨氏模量的测定  35-36
    3.3.2 泊松比的测定  36
    3.3.3 下屈服强度的测定  36-37
    3.3.4 抗拉强度的测定  37
    3.3.5 规定非比例延伸强度的测定  37-38
    3.3.6 断后伸长率和断裂总伸长率的测定  38
    3.3.7 最大力总伸长率和最大力非比例伸长率的测定  38-39
    3.3.8 塑性应变比的测定  39-40
    3.3.9 应变硬化指数的测定  40-41
  3.4 本章小结  41-43
第4章 U 形弯曲成形数值模拟  43-64
  4.1 成形及回弹模拟关键技术  43-48
    4.1.1 求解算法  43-44
    4.1.2 材料模型  44-45
    4.1.3 本构关系及屈服准则  45-47
    4.1.4 接触和摩擦问题  47-48
  4.2 有限元模型的建立  48-51
  4.3 数值模拟精度影响因素的研究  51-56
    4.3.1 网格密度  51-53
    4.3.2 自适应网格细化等级  53-55
    4.3.3 虚拟冲压速度  55-56
  4.4 冲压行程对回弹量的影响  56-58
  4.5 回弹数值模拟结果  58-60
  4.6 U 形件弯曲局部畸变现象  60-63
  4.7 本章小结  63-64
第5章钛合金U 形件弯曲成形工艺试验验证  64-85
  5.1 弯曲成形试验方案  64
  5.2 试验仪器与设备  64-67
  5.3 模具的设计  67-68
  5.4 弯曲试验试件的制备  68-70
  5.5 弯曲成形工艺试验结果  70-77
    5.5.1 弯曲试件弯曲角 Δ α的测定  73-74
    5.5.2 弯曲试件弯曲半径变化量 Δ r′的测定  74-77
  5.6 数值模拟与工艺试验结果对比  77-83
    5.6.1 板料厚度对回弹影响的对比分析  78
    5.6.2 相对弯曲半径对回弹影响的对比分析  78-80
    5.6.3 弯曲线取向对回弹影响的对比分析  80-82
    5.6.4 弯曲件局部畸变现象的对比分析  82-83
  5.7 本章小结  83-85
第6章减小钛合金弯曲件回弹量措施的探索  85-89
  6.1 预制凸模圆角半径补偿  85
  6.2 减小凸凹模间隙  85-86
  6.3 将凸模和顶料板做成圆弧面  86-88
  6.4 本章小结  88-89
结论  89-92
参考文献  92-95
致谢  95-96
攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文  96

TA2M钛合金板材弯曲成形回弹规律的研究

内容摘要

全文目录

相似论文