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基于局所分叉理论的圆筒件充液拉深成形工艺优化

作　者: 郭云财
导　师: 黄文
学　校: 燕山大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 充液拉深各向异性圆筒件成形极限分叉理论数值模拟
分类号: TG386
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近年来，随着汽车、航空航天等工业的高速发展，对板料成形工艺及其成形极限的研究受到各国学者的广泛重视，充液拉深成形技术因需要的模具费用低、成形极限高、成形道次少等优点而备受关注。由于对这种成形方法还缺乏足够的经验和实验依据，目前对于这种工艺的设计主要采用试错法，设计成本高、设计周期长。随着计算机和有限元技术的不断发展，基于有限元软件的板料成形工艺模拟、优化研究已成为热点。但软件中引入的基于比例加载实验得到的FLD曲线来判断板料成形性的判据，不适用于充液拉深成形的非比例加载情况。利用现有FLD对充液拉深的成形性进行预测存在很大问题。又因轧制板料具有一定的各向异性，这使得FLD预测结果的准确性更加难以保证。针对上述问题，本文开展了如下工作：（1）对国内外充液拉深成形工艺的发展现状做了介绍；对多种拉伸失稳理论进行了简要分析，指出了现有成形极限预测判据的不足；（2）对板料的各向异性做了简单介绍，指出了轧制薄板面内各向异性的特点；（3）对板料的分叉失稳理论进行了分析比较，提出了一种基于局所分叉理论的板料成形极限的预测方法；（4）利用MATLAB对基于局所分叉理论的预测判据进行编程，并将有限元模拟结果与所编程序进行了有效的链接，以实现对成形过程中破裂点产生位置的预测；（5）实验测得了0.5mm厚的不锈钢SUS436BA板料的各向异性系数，利用有限元软件对板料的单向拉伸实验过程进行了模拟，并以基于局所分叉理论的成形极限判据对拉伸试件做了裂纹预测，确认了预测结果与实验结果的一致性；（6）利用ABAQUS软件对圆筒件充液拉深成形过程进行模拟，并以基于局所分叉理论的成形极限判据对各工艺参数进行了优化，获得了合理的充液成形加载路径。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-18
  1.1 课题背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-16
    1.2.1 国外的研究现状  10-14
    1.2.2 国内的研究现状  14-16
  1.3 本文主要研究内容  16-18
第2章薄板各向异性简介  18-26
  2.1 引言  18-19
  2.2 各向异性屈服准则  19-22
    2.2.1 Hill’48 正交各向异性屈服准则  19-21
    2.2.2 Barlat’89 各向异性屈服准则  21-22
  2.3 轧制薄板的面内异性  22-24
    2.3.1 单向拉伸屈服应力随方位的变化  22-23
    2.3.2 单向拉伸应变增量主轴与应力主轴之间的关系  23-24
    2.3.3 单向拉伸横向应变增量与厚向应变增量的比值  24
  2.4 本章小结  24-26
第3章基于分叉理论的失稳判据的理论解析  26-39
  3.1 基于分叉理论的板材成形极限预测  26-32
    3.1.1 扩散缩颈理论  26-27
    3.1.2 Hill 的局所分叉理论  27-28
    3.1.3 S-R 理论  28-30
    3.1.4 微分方程式的特性曲线存在条件的板材成形极限预测理论  30-32
  3.2 基于分叉理论的局部缩颈的解析  32-38
    3.2.1 基于特性曲线理论的不均一应力变形场局部分叉基准  32-36
    3.2.2 解析方法  36-38
  3.3 本章小结  38-39
第4章基于局所分叉理论的裂纹预测方法  39-46
  4.1 MATLAB 简介  39
  4.2 裂纹预测的实现方法  39-45
    4.2.1 有限元模拟  39-40
    4.2.2 MATLAB 中裂纹预测判据的编译过程  40-42
    4.2.3 网格对比  42-45
  4.3 本章小结  45-46
第5章板材单轴拉伸实验及其模拟与裂纹预测  46-57
  5.1 板材单轴拉伸实验  46-48
    5.1.1 实验设备介绍  46-47
    5.1.2 实验及数据处理  47-48
  5.2 板材单轴拉伸的有限元模拟  48-54
    5.2.1 有限元模型建立  48-49
    5.2.2 模拟结果分析  49-54
  5.3 单轴拉伸试件的裂纹预测  54-55
  5.4 本章小结  55-57
第6章圆筒件充液拉深成形工艺优化  57-75
  6.1 充液拉深工艺简介  57-59
  6.2 圆筒件充液拉深成形路径优化  59-72
    6.2.1 有限元模型的建立  59-60
    6.2.2 溢流压力大小的影响  60-65
    6.2.3 液室压力加载路径的影响  65-69
    6.2.4 压边力的影响  69-72
  6.3 回弹分析  72-74
  6.4 本章小结  74-75
结论  75-77
参考文献  77-82
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  82-83
致谢  83-84
作者简介  84

基于局所分叉理论的圆筒件充液拉深成形工艺优化

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