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6061铝合金型材柔性垫弯曲曲率半径变化规律研究

作　者: 孙红岩
导　师: 何祝斌
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料工程
关键词: 柔性垫弯曲型材有限元分析曲率半径接触压力
分类号: TG306
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

柔性垫弯曲是一种先进的高度柔性的弯曲技术,特别适合于具有复杂截面难变形轻合金型材弯曲件的样件或单件生产,在航空航天领域和汽车工业的结构轻量化方面具有广阔的应用前景。本文首先通过分析柔性垫弯曲的成形原理和工艺特点,制定了柔性垫弯曲装置的设计方案,研制了数控型材柔性垫弯曲装置。该装置可以实现压辊压入深度及水平位移的精确控制,结构简单、操作灵活。对实验所用型材和聚氨酯垫的性能进行了测试,为柔性垫弯曲有限元分析提供了基础。利用ABAQUS软件,建立了型材柔性垫弯曲有限元分析模型,对型材柔性垫弯曲全过程进行了数值模拟,深入分析了压辊压入深度、聚氨酯垫厚度、压辊直径和弯曲方式等主要工艺参数对弯曲后型材曲率半径的影响,并与已有实验结果进行了对比分析。随着压入深度的增加,曲率半径逐渐减小;聚氨酯垫厚度和压辊直径越大,曲率半径越大;正弯时曲率半径小于反弯。通过比较发现数值模拟所得规律与实验结果一致。利用ABAQUS后处理模块,对型材柔性垫弯曲过程中曲率半径变化机理进行了研究。分析了压入、弯曲及卸载三个步骤,通过提取弯曲过程各阶段型材表面的接触压力分布,揭示了定压入深度弯曲过程中曲率半径不同的机理。通过分析不同条件下型材上的等效应力和等效应变分布,进一步说明了压辊压入深度、聚氨酯垫厚度、压辊直径和正反弯曲方式等因素对曲率半径的影响规律。压入深度、聚氨酯垫厚度和弯曲方式对曲率半径具有重要影响,压辊直径影响较小。

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 典型的弯曲方法简介  8-14
    1.2.1 整体模压成形  9-11
    1.2.2 局部增量成形  11-14
  1.3 型材柔性垫弯曲技术的发展概况  14-16
    1.3.1 国外研究现状  14-15
    1.3.2 国内研究现状  15-16
  1.4 板材成形数值模拟发展概况  16-18
  1.5 课题来源及研究的目的和意义  18-19
  1.6 主要研究内容  19-20
第2章型材柔性垫弯曲装置及材料  20-29
  2.1 引言  20
  2.2 型材柔性垫弯曲原理  20-21
  2.3 柔性垫弯曲装置  21-25
    2.3.1 柔性垫弯曲装置的建立  21-24
    2.3.2 柔性垫弯曲装置的操作  24-25
    2.3.3 柔性垫弯曲装置的优点  25
  2.4 实验所用材料性能测试  25-28
    2.4.1 聚氨酯垫性能测试  25-27
    2.4.2 型材性能测试  27-28
  2.5 本章小结  28-29
第3章型材柔性垫弯曲各工艺参数对曲率半径的影响  29-52
  3.1 引言  29
  3.2 柔性垫弯曲有限元模型  29-34
    3.2.1 分析类型  29-30
    3.2.2 材料模型  30-33
    3.2.3 单元类型  33
    3.2.4 接触问题  33-34
  3.3 有限元分析方案  34-36
  3.4 各工艺参数对曲率半径的影响  36-45
    3.4.1 压辊压入深度  37-38
    3.4.2 聚氨酯垫厚度  38-41
    3.4.3 压辊直径  41-44
    3.4.4 弯曲方式  44-45
  3.5 模拟与实验结果对比分析  45-51
    3.5.1 实验结果  46-49
    3.5.2 模拟与实验对比分析  49-51
  3.6 本章小结  51-52
第4章型材柔性垫弯曲过程中曲率半径变化规律  52-72
  4.1 引言  52
  4.2 压入阶段受力分析  52-55
    4.2.1 端部自由  53
    4.2.2 端部固定  53-55
  4.3 弯曲过程中曲率半径变化规律  55-57
  4.4 弯曲阶段受力分析  57-67
    4.4.1 局部弯曲过程  58-59
    4.4.2 整体弯曲过程  59-67
  4.5 各工艺参数对等效塑性应变的影响  67-71
    4.5.1 压辊压入深度  67-68
    4.5.2 聚氨酯垫厚度  68-69
    4.5.3 压辊直径  69-70
    4.5.4 弯曲方式  70-71
  4.6 本章小结  71-72
结论  72-73
参考文献  73-77
致谢  77

6061铝合金型材柔性垫弯曲曲率半径变化规律研究

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