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剪应力起皱机理及主要规律的研究

作　者: 韩方圆
导　师: 崔令江
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 板材起皱剪应力数值模拟
分类号: TG386
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 40次
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内容摘要

起皱问题是板材冲压成形过程中最主要的质量缺陷之一，特别是随着高强度薄钢板的广泛应用，起皱问题更加容易产生，同时也受到了越来越多的重视，但是在生产中对于起皱规律的掌控和起皱问题的解决仍然十分困难。由于冲压件的不同结构特点和复杂性，使得起皱现象呈现出多样性，剪应力起皱就是冲压过程中很常见的一个类型。对剪应力起皱的研究将会在一定程度上丰富和发展起皱理论，并且对实际生产中剪应力起皱问题的解决和冲压件质量的提高具有重要的意义。为了探讨剪应力起皱的机理和不同因素的影响规律，本文在综述各类起皱问题的基础上，以剪应力起皱实验为原型参考，借助于计算机仿真手段对剪应力起皱现象进行了有限元模拟，并设计了应力计算和皱形测定程序。首先从受力分析着手完成了剪应力起皱机制的分析，并在此基础上，分析了皱纹的形成发展过程及其基本规律，考察了皱区边界的剪应力分布情况，随后进一步研究了起皱区域几何尺寸、板料厚度和材料性能参数（厚向异性系数r和硬化指数n）对剪应力起皱的影响，得到了不同参数下的剪应力起皱规律，最后探讨了剪应力起皱的预防措施，并以油底壳类零件侧壁起皱为例，完成了其成形过程仿真，说明了拉延筋布置对剪应力起皱的控制作用，同时验证了本文对皱区尺寸因素的研究结果。研究结果表明：模拟所得的起皱现象是剪应力引起的。剪应力起皱过程大致分为两个阶段，微小的面畸变阶段和皱纹迅速增长阶段，这两个阶段的连接点为起皱的开始点。随着冲压过程的进行，皱纹的截面曲线从最初宽而矮的形貌逐渐变成窄而高的形貌；起皱程度及皱区边界处的剪应力值也随着冲压力的增加而增大，皱纹的生长和发展与皱区边界剪应力的变化有关。皱区长度尺寸的减小、宽度尺寸的增加或相对尺寸（长宽比）的减小均会提高皱区的抗剪应力起皱性能。板材厚度越薄、皱纹长度方向上的r值或硬化指数n越大，板料的抗剪应力起皱性能越好。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第1章绪论  9-25
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 起皱问题概述  10-23
    1.2.1 起皱的基本原理  10-11
    1.2.2 起皱的分类  11-14
    1.2.3 起皱问题的研究现状  14-23
  1.3 课题的研究意义及主要内容  23-24
  1.4 本章小结  24-25
第2章剪应力起皱有限元模拟及处理方法  25-39
  2.1 剪应力起皱计算机模拟  25-30
    2.1.1 有限元模型建立  25
    2.1.2 材料及模型选用  25-27
    2.1.3 材料的屈服准则  27-28
    2.1.4 边界条件及基本参数设置  28-29
    2.1.5 模拟结果  29-30
  2.2 数据后处理  30-38
    2.2.1 应力计算  30-31
    2.2.2 皱形的测量  31-38
  2.3 本章小结  38-39
第3章剪应力起皱过程  39-48
  3.1 起皱机制分析  39-42
  3.2 起皱过程描述  42-45
  3.3 起皱过程中皱区边界剪应力变化  45-46
  3.4 本章小结  46-48
第4章剪应力起皱的影响因素  48-68
  4.1 皱区尺寸的影响  48-59
  4.2 板材厚度的影响  59-62
  4.3 材料力学性能对剪应力起皱的影响  62-66
    4.3.1 厚向异性系数r的影响  62-65
    4.3.2 硬化指数n的影响  65-66
  4.4 本章小结  66-68
第5章剪应力起皱的抑制  68-77
  5.1 引言  68-69
  5.2 剪应力起皱的判断  69-70
  5.3 剪应力起皱的抑制措施  70-76
    5.3.1 工件几何形状优化  70
    5.3.2 板料的选择  70-71
    5.3.3 模具的调整  71-72
    5.3.4 模拟实例  72-76
  5.4 本章小结  76-77
结论  77-79
参考文献  79-83
附录  83-85
攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他成果  85-87
致谢  87

剪应力起皱机理及主要规律的研究

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