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电解镍板剪切过程的计算机模拟及剪切参数分析

作　者: 杨刚
导　师: 孙东明
学　校: 昆明理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 数值模拟剪切过程工艺参数
分类号: TG501.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 24次
引　用: 1次
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内容摘要

随着科学的发展与信息技术的应用,数值模拟分析技术已经广泛应用于企业的生产和制造之中,特别是在企业进行新产品研发与制造阶段更受重视。传统的基于类比、经验和试验的设计方法和设计手段已难以满足日趋激烈的市场竞争,供货周期短期的要求。随着计算技术的飞速发展,弹塑性力学和计算技术相结合的计算多体系统数值模拟分析应运而生,为数值模拟分析和仿真提供了理论支撑。通过数值模拟技术,在大型有限元软件DEFORM-3D的平台上,动态模拟出电解镍板的剪切加工全过程。本论文对剪切机理进行了简单的介绍,介绍了剪切加工的特点,同时简要介绍了有限元法的基本步骤。在此基础上,以弹塑性力学、数值分析和和断裂力学为理论基础,采用先进的数值分析方有限元法,根据金属剪切加工过程的具体特点,就如何应用有限元法来实现对剪切变形和其中的一些刚塑性问题的仿真和求解进行研究。在总结前人对剪切机理的分析的基础上,对剪切过程进行了数值模拟。在这里,我们介绍了电解镍板剪切过程的分析方法,建立了电解镍板的剪切模型。通过运用Solid EdgeV19创建刀片与电解镍板剪切模型,并导入到DEFORM-3D中,对剪切过程的速度边界条件和摩擦状态等各种边界条件进行了分析和设定,对工件的分离准则进行了探讨并对其进行了计算机模拟,对电解镍板剪切过程以及刀片所受应力进行有限元分析,得到动态应力、应变云图等数据,并对分析得到的剪切工艺参数进行研究、甄选和分析,最终为研发中厚电解镍板剪切机提供理论基础和工艺参数。虽然在建立模型方面作了一些简化,但通过模拟,还是得出了较好的符合实际剪切过程的工艺参数。本论文所做的研究工作,是针对中厚电解镍板加工时所面临的企业难题而设计的。电解镍板剪切机被广泛应用于电解镍板的生产车间,其作用是实现不同规格型号电解镍板的剪切。因为国内还没有专门的中厚电解镍板剪切机,所以没有合理的中厚电解镍板剪切机理及剪切工艺参数为依据,要研制中厚电解镍板剪切机样机制造成本很高,通过DEFORM-3D软件可以对剪切过程进行模拟。最后根据剪切结果,得到合理的中厚电解镍板剪切机理和剪切工艺参数,以及该设备在研制的过程中实现基于虚拟剪切部分技术的产品设计,同时也为同类产品的研发提供参考模式。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-11
第一章绪论  11-19
  1.1 引言  11-12
  1.2 课题研究背景及意义  12-14
    1.2.1 课题研究的背景  12
    1.2.2 课题研究的意义  12-14
  1.3 课题研究现状及研究方法  14-18
  1.4 课题所做的研究工作  18-19
第二章剪切加工工艺原理  19-30
  2.1 引言  19
  2.2 剪切机理  19-24
    2.2.1 板料剪切  19-20
    2.2.2 板料剪切变形过程  20
    2.2.4 板料剪切变形受力分析  20-24
  2.3 剪切方式及其剪切基本参数  24-26
    2.3.1 剪切方式  24-25
    2.3.2 剪切参数  25-26
  2.4 剪切间隙以及对剪切变形过程的影响  26-27
    2.4.1 剪切间隙  26
    2.4.2 剪切间隙对剪切变形过程的影响  26-27
  2.5 剪切件断面特征及断面质量  27-29
    2.5.1 断面特征  27-28
    2.5.2 断面质量  28-29
  2.6 本章小结  29-30
第三章实验方案及设备  30-36
  3.1 引言  30
  3.2 实验目的  30
  3.3 实验仪器和设备  30-34
    3.3.1 流动应力的测定  31-32
    3.3.2 弹性模量及泊松比的测定  32-34
      3.3.2.1 弹性模量的测定  32-33
      3.3.2.2 泊松比的IJ$定  33-34
  3.4 实验数据处理  34
  3.5 实验结果分析  34-35
  3.6 本章小结  35-36
第四章塑性加工的有限元方法  36-43
  4.1 引言  36
  4.2 有限元方程的建立  36-40
    4.2.1 材料的基本方程  36-38
    4.2.2 虚功原理  38
    4.2.5 变分原理  38-40
  4.3 塑性变形问题的求解  40-42
    4.3.1 Newton-Ranhson法  41
    4.3.2 直接迭代法  41-42
  4.4 本章小结  42-43
第五章剪切过程的有限元模拟  43-83
  5.1 引言  43
  5.2 模拟软件简介(DEFORM-3D)  43-44
  5.3 剪切过程有限元模型建立  44-47
    5.3.1 有限元模型的建立  44-46
    5.3.2 有限元模拟参数的设定  46-47
  5.4 有限元分析过程的关键技术  47-57
    5.4.1 网格的畸变及处理方法  47-53
    5.4.2 摩擦问题处理  53-54
    5.4.3 接触问题的处理  54-55
    5.4.4 断裂问题的处理  55-57
  5.5 厚板与薄板的划分方法  57-58
  5.6 剪切过程工艺参数分析  58-65
    5.6.1 电解镍板应力应变分析  58-60
    5.6.2 刀片侧向间隙对剪切的影响  60-62
    5.6.3 刀片圆角对剪切的影响  62-64
    5.6.4 刀片倾角对剪切的影响  64
    5.6.5 剪切速度对剪切的影响  64-65
  5.7 不同模型剪切模拟过程对比  65-72
    5.7.1 装卡方式对剪切力影响  65-67
    5.7.2 加强筋数量对剪切力的影响  67-68
    5.7.3 积瘤数量对剪切力的影响  68-69
    5.7.4 挠度对剪切力的影响  69-71
    5.7.5 图案标记对剪切力影响  71
    5.7.6 模拟过程的剪切力对比  71-72
  5.8 刀片剪切过程及参数选择  72-79
    5.8.1 刀片的应力分析  72-74
    5.8.2 刀片最大等效应力的影响因素  74-76
    5.8.3 几何特殊性对刀片应力的影响  76-77
    5.8.4 刀片磨损的预测及选择  77-79
  5.9 电解镍板与碳素钢板剪切工艺参数对比  79
  5.10 中厚电解镍板剪切工艺参数  79-80
  5.11 模拟结果与金属剪切经验公式对比  80-82
    5.11.1 普通碳素钢模拟剪切与剪切经验公式对比  80-81
    5.11.2 电解镍板模拟剪切与剪切经验公式对比  81-82
  5.12 本章小结  82-83
第六章总结与展望  83-85
  6.1 主要研究结论  83-84
  6.2 研究的不足及展望  84-85
    6.2.1 论文的不足  84
    6.2.2 后期展望  84-85
致谢  85-86
参考文献  86-90
附录A 本人在攻读硕士学位期间发表论文情况  90

电解镍板剪切过程的计算机模拟及剪切参数分析

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