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聚碳酸酯板材热成形数值模拟及成形极限与摩擦实验研究

作　者: 胡兴鸿
导　师: 侯珍秀
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 航空宇航制造工程
关键词: 聚碳酸酯热成形数值模拟成形极限摩擦系数
分类号: TQ323.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 92次
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内容摘要

聚碳酸酯(Polycarbonate,简称PC)是一种综合性能优良的热塑性工程材料,制品广泛地应用于各个领域。聚碳酸酯的成形方法较多,其中热气压胀形法可加工出双曲率、大尺寸、高质量的PC制品,广泛应用于军事和汽车等机械制造的重要行业中,成为了本领域的热点。但此加工方法影响制件质量的工艺参数多,且各参数之间又有着极强的牵制关系,因此通过试验指导成形需要耗费大量的人力、物力、财力,而现有的商业数值模拟软件的前处理数据库中没有PC板材的材料数据,进而无法对其进行正确的数值模拟研究,因此也成为了本领域的难点。本文拟通过建立一套聚碳酸酯板材热成形专用的有限元模拟计算平台解决这一难题。由于影响PC板材热成形数值模拟准确性的主要因素包括PC板材的高温力学性能,胀形时与模具表面的摩擦情况,成形极限等,因此本文首先较系统的研究了摩擦和成形极限的理论,并确定了影响PC板材摩擦和成形极限的主要因素。本文进行了聚碳酸酯板材在不同温度、不同转速和不同正压力条件下的摩擦试验,获得了PC板料的摩擦性能数据,分析不同工艺参数对PC板料摩擦系数的影响规律,在此基础上建立了聚碳酸酯板材的摩擦模型。对ABAQUS进行二次开发,将获得的摩擦模型嵌入工程软件ABAQUS中。以M-K凹槽失稳理论为基础,对聚碳酸酯板材的成形极限进行理论预测。进行了PC板材在不同变形温度下的成形极限试验,利用试验数据建立了PC板材的成形极限曲线。将试验结果与理论预测结果进行比较,验证了理论预测结果的准确性。此外,还对试验数据进行曲线拟合,建立了PC板材成形极限计算模型。建立了由聚碳酸酯板材高温本构关系模型、成形极限模型及摩擦模型所组成的聚碳酸酯板材热成形专用的有限元模拟计算平台。利用此平台对PC板材热成形进行有限元模拟,将模拟结果与对应的试验结果进行比较,验证了有限元模拟计算平台的准确性。分别对试验中破裂试件和未成形试件进行数值模拟,通过对成形件的应变、应力、厚度和位移及其变化情况的分析,进一步说明有限元模拟计算平台的准确性。

聚碳酸酯板材热成形数值模拟及成形极限与摩擦实验研究

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