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筒形件可控径向加压充液拉深数值模拟与实验研究

作　者: 叶卫东
导　师: 苑世剑
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 铝合金可控径向加压充液拉深数值模拟
分类号: TG386
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 75次
引　用: 1次
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内容摘要

针对铝合金等深筒形件一道次成形需要,提出可控径向加压充液拉深成形新技术。该技术在传统充液拉深基础上,该工艺采用法兰外缘施加径向压力,产生向内推料并形成双面流体润滑效果,从而提高铝合金板材成形极限,实现深筒形件的拉深。本文以铝合金球底和平底筒形件为研究对象,通过数值模拟和实验对可控径向加压充液拉深工艺进行了研究。采用以LS-DYNA3D为求解器的数值模拟软件ETA/DYNAFORM5.5,对球底和平底筒形件可控径向充液拉深过程进行了模拟研究。分析了不同液室压力和径向压力对零件壁厚分布、缺陷形式、典型点应力状态的影响。确定了合理的液室压力与径向压力的匹配关系。研究结果表明,在合理的液室压力和径向压力耦合加载路径作用下,可以降低径向拉应力,有效抑制零件壁厚的减薄,从而提高铝合金筒形件的拉深成形极限。通过对球底和平底筒形件可控径向加压充液拉深的实验研究,分析了主动径向加压充液拉深过程中出现的典型缺陷形式,并且找到了克服缺陷的有效途径。实验结果表明,在确定最优液室压力为20MPa下,合理选择径向压力的加载范围,可以得到无缺陷产生的合格零件。对于本实验用的材料,在35MPa径向压力下拉深比为2.8的球底筒形件和平底筒形件。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-20
  1.1 引言  8
  1.2 板材充液拉深成形的基本原理及特点  8-10
    1.2.1 板材充液拉深成形原理  8-9
    1.2.2 板材充液拉深的特点  9-10
  1.3 板材充液拉深成形的研究及应用概况  10-17
    1.3.1 板材充液拉深成形国外研究现状  10-15
    1.3.2 板材充液拉深成形国内研究现状  15-17
    1.3.3 板材充液拉深成形的应用现状  17
  1.4 课题来源以及研究目的及意义  17-19
  1.5 课题研究主要内容  19-20
第2章球底筒形件径向加压充液拉深数值模拟  20-38
  2.1 引言  20
  2.2 球底筒形件几何尺寸及材料  20-21
  2.3 最优液室压力的确定  21-28
    2.3.1 数值模拟的模型及方案  21-23
    2.3.2 初始液室压力对壁厚分布的影响  23-24
    2.3.3 液室压力对缺陷形式的影响  24-25
    2.3.4 液室压力对壁厚分布的影响  25-28
  2.4 可控径向加压充液拉深的数值模拟  28-33
    2.4.1 数值模拟模型及加载路径  28-29
    2.4.2 径向压力载荷的施加方法  29
    2.4.3 径向压力对成形缺陷的影响  29-30
    2.4.4 径向压力对成形壁厚分布的影响  30-33
  2.5 可控径向加压充液拉深过程应力分析  33-37
    2.5.1 液室单独作用下典型点应力轨迹  33-35
    2.5.2 径向加压下典型点应力轨迹  35-37
  2.6 本章小结  37-38
第3章球底筒形件径向加压充液拉深成形的实验研究  38-48
  3.1 引言  38
  3.2 实验装置  38-39
  3.3 实验方案  39-41
  3.4 可控径向压力对缺陷的影响  41-43
  3.5 可控径向加压对球底筒形件成形极限及壁厚分布的影响  43-45
  3.6 可控径向压力对应变分布的影响  45-47
  3.7 本章小结  47-48
第4章平底筒形件径向加压充液拉深成形的数值模拟  48-58
  4.1 引言  48
  4.2 最优液室压力的确定  48-53
    4.2.1 初始液室压力对壁厚的影响  49-50
    4.2.2 液室压力对壁厚分布的影响  50-53
    4.2.3 液室压力对缺陷形式的影响  53
  4.3 平底筒形件径向加压充液拉深数值模拟  53-56
    4.3.1 模型参数及加载路径的选取  53-54
    4.3.2 可控径向压力对成形缺陷的影响  54
    4.3.4 可控径向压力对壁厚分布的影响  54-56
  4.4 本章小结  56-58
第5章平底筒形件径向加压充液拉深成形的实验研究  58-65
  5.1 引言  58
  5.2 实验装置及方案  58-59
  5.3 可控径向压力对缺陷的影响  59
  5.4 可控径向压力对平底筒形件成形极限及壁厚分布的影响  59-61
  5.5 可控径向压力对应变分布的影响  61-63
  5.6 本章小结  63-65
结论  65-66
参考文献  66-71
致谢  71

筒形件可控径向加压充液拉深数值模拟与实验研究

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