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成形极限应力图及其在多道次拉深成形中的应用研究

作　者: 王喜
导　师: 陈明和
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 成形性能成形极限应力图有限元模拟应变路径人工神经网络多道次拉深成形
分类号: TG386.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 355次
引　用: 2次
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内容摘要

板料的成形极限图(FLD)一般是在线性加载(简单加载)和近似线性加载的条件下得到的,因此用这个准则去分析复杂加载路径下板料成形成败的有效性就有显偏颇。近年来,国内外学者研究普遍认同板料的极限应变状态只由最终的应力状态决定,失稳点的应力状态与应变路径无关,进而提出了基于应力的成形极限图(FLSD)作为成形极限判据的观点。而FLSD研究及应用的难点在于FLSD的建立及真正在工程上的应用验证。本文在国家自然科学基金的资助下,作了如下探讨:首先,用试验的方法得到了两种黑色金属(SPCEN、08Al)和一种有色金属(LF21M)在不同加载路径下的极限应变,根据课题组成员开发的应力应变转换程序得到了对应的极限应力及FLSD;其次,考虑到FLSD与成形条件(应力状态)之间的非线性相关,本文利用神经网络的高度非线性映射功能,进行了基于BP神经网络方法预测FLSD的研究。最后,本文利用Dynaform软件对派里奥轿车的左后悬挂架进行了多道次拉深成形的有限元模拟,以试验及神经网络预测得到的成形极限应力图(FLSD)作为判据,对板料多道次拉深成形的成形性进行了分析研究。研究结果表明:不同加载路径下得到的成形极限应力图接近于一条曲线,即基于应力的成形极限图是与加载路径无关的;用成形极限应力图作为判据分析板料的成形性是切实可行的;用人工神经网络预测FLSD是行之有效的。本文通过实例验证了FLSD在判断复杂应变路径下的多道次零件成形比基于应变的成形极限图更加可靠、有效。

全文目录

第一章绪论  13-20
  1.1 引言  13
  1.2 板料成形极限  13-17
    1.2.1 成形极限图  14-15
    1.2.2 成形极限图在板料成形模拟中的应用  15-16
    1.2.3 成形极限应力图（FLSD）  16-17
  1.3 人工神经网络在材料加工领域中的应用  17-18
  1.4 选题背景及意义  18
  1.5 研究方法及内容  18-20
第二章板料成形数值模拟的基本理论  20-31
  2.1 引言  20
  2.2 弹塑性有限元基本原理  20-25
    2.2.1 非线性弹塑性材料的本构关系  20-21
    2.2.2 屈服准则  21-23
    2.2.3 失稳理论  23-25
  2.3 板料成形的单元模型  25
  2.4 网格划分及自适应技术  25-26
  2.5 板料成形有限元模拟的求解格式  26-28
  2.6 板料成形过程中的接触问题  28
  2.7 板料成形有限元模拟的一般过程  28-29
  2.8 本章小结  29-31
第三章板料成形极限试验及成形极限应力图  31-50
  3.1 引言  31
  3.2 成形极限试验方案  31
  3.3 板料基本性能参数的测定  31-34
    3.3.1 应变硬化指数n 值及应变硬化系数K 值的测定  31-32
    3.3.2 n 值的计算  32-33
    3.3.3 厚向异性系数r 值的测定  33
    3.3.4 r 值的计算  33-34
  3.4 成形极限试验  34-42
    3.4.1 试验设备及模具  34-35
    3.4.2 网格印制设备及网格印制  35-37
    3.4.3 试验试样形状及尺寸  37-39
    3.4.4 变路径加载方案  39
    3.4.5 胀形试验  39-40
    3.4.6 应变测量及分析系统  40-42
    3.4.7 成形极限图（FLD）的绘制  42
  3.5 基本性能试验结果  42-43
  3.6 不同方法获得的成形极限图  43-44
    3.6.1 试验方法得到的成形极限图  43-44
    3.6.2 经验法得到成形极限图  44
  3.7 不同加载路径下的成形极限图  44-47
  3.8 成形极限应力图（FLSD）的绘制  47-49
  3.9 成形极限应力图在软件中的应用  49
  3.10 本章小结  49-50
第四章基于人工神经网络的FLSD 预测系统设计  50-62
  4.1 引言  50
  4.2 人工神经网络  50-54
    4.2.1 人工神经网络简介  50-51
    4.2.2 神经元模型  51
    4.2.3 人工神经网络的分类  51
    4.2.4 反向传播网络  51-54
  4.3 FLSD 预测模型及实现  54-60
    4.3.1 预测模型及程序流程  54-55
    4.3.2 样本收集与处理  55-56
    4.3.3 网络结构设计  56-57
    4.3.4 训练方法及参数设置  57
    4.3.5 预测及结果显示  57-60
  4.4 预测结果与试验对比分析  60-61
  4.5 本章小结  61-62
第五章 FLSD 在多道次拉深成形中的验证分析  62-73
  5.1 引言  62
  5.2 DYNAFORM 板料成形有限元分析软件  62-63
  5.3 多道次拉深的数值模拟技术  63-64
    5.3.1 多道次拉深的一般原理  63
    5.3.2 多道次拉深成形数值模拟一般步骤  63-64
  5.4 左后悬挂架两道次拉深成形分析  64-71
    5.4.1 零件几何模型的建立  65
    5.4.2 有限元模型的建立  65
    5.4.3 模拟方案的拟定  65-68
    5.4.4 危险区应变路径分析  68-69
    5.4.5 左后悬挂架实冲试验分析  69-71
  5.5 基于不同判据的模拟结果与验证试验对比分析  71
  5.6 本章小结  71-73
第六章结论与展望  73-75
  6.1 结论  73
  6.2 展望  73-75
参考文献  75-78
致谢  78-79
硕士期间发表的学术论文  79-80
附录Ⅰ  80-83
附录Ⅱ  83-85

成形极限应力图及其在多道次拉深成形中的应用研究

内容摘要

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