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单点渐进成形的机理分析及数值模拟研究

作者：赵彬 Publish: 2007-8-7 Hits:-

【中文题名】

单点渐进成形的机理分析及数值模拟研究

【英文题名】

Mechanism Analysis and Study on Numerical Simulation of Single-point Incremental Forming

【学科专业】

材料加工工程

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-8-7

【中关键词】

单点渐进成形,成形机理,数值模拟,工艺参数,成形性,

【英关键词】

【分类导航】

工业技术>金属学与金属工艺>金属切削加工及机床>程序控制机床、数控机床及其加工>>

【论文摘要】

单点渐进成形是在数控机床上通过计算机程序控制形状简单的成形工具,利用其运动轨迹对金属板料进行连续局部塑性成形的加工方法,在板类件成形领域有着广泛的应用前景。该成形方法涉及到塑性力学、数控技术、计算机技术,采用了“降维”的思想,将一个物理实体的制造由复杂的三维成形离散成一系列简单的二维层进行加工。单点渐进成形是板料成形领域中的研究热点,探讨单点渐进成形工艺对板料塑性成形技术的发展有着重要的意义。本文总结了国内外关于单点渐进成形的研究现状;对单点渐进成形机理进行了分析,建立了成形过程的数学模型;探讨了成形轨迹的设计原则,提出了过单点渐进成形和欠单点渐进成形的概念。本文探讨了无模单点渐进成形和有模单点渐进成形的成形过程以及力学模型,采用有限元方法对板料单点渐进成形过程进行了数值模拟研究。研究了工艺参数对单点渐进成形过程的影响,包括成形工具球头半径、垂直压下量、水平偏移量、摩擦条件以及成形工具与凸模之间的间隙,为进行单点渐进成形实验作了准备工作。分析了数值模拟结果的板料成形性能,探讨了成形过程中拉裂、起皱等缺陷产生的原因及抑制方法,比较了无模与有模单点渐进成形在厚度减薄率和成形精度方面的...

【论文题纲】

提要	4-8
第一章绪论	8-18
1.1 引言	8
1.2 板料塑性成形方法简介	8-9
1.3 单点渐进成形的国内外研究现状	9-14
1.3.1 无模单点渐进成形	9-13
1.3.2 有模单点渐进成形	13-14
1.4 板料成形过程的数值模拟研究现状	14-16
1.5 单点渐进成形过程的数值模拟研究现状	16
1.6 选题意义与主要研究内容	16-17
1.7 小结	17-18
第二章单点渐进成形的机理分析	18-28
2.1 引言	18
2.2 单点渐进成形时的应力状态特点	18-20
2.2.1 古布金主应力状态图	18-19
2.2.2 单点渐进成形的应力状态图	19-20
2.3 单点渐进成形时的应变状态特点	20-22
2.3.1 古布金主应变状态图	20-21
2.3.2 单点渐进成形的应变状态图	21-22
2.4 单点渐进成形过程的数学模型	22-23
2.5 成形轨迹的设计原则	23-24
2.5.1 变形区均匀化原则	23-24
2.5.2 垂直压下量适中原则	24
2.5.3 水平偏移量适中原则	24
2.6 厚度分布与减薄率的计算	24-26
2.7 单点渐进成形的特点	26-27
2.8 小结	27-28
第三章单点渐进成形有限元模型的建立	28-42
3.1 引言	28
3.2 单点渐进成形过程的描述	28-31
3.2.1 无模单点渐进成形过程的分析	28-30
3.2.2 有模单点渐进成形过程的分析	30-31
3.3 有限元模型的建立	31-37
3.3.1 单元的选择	31-32
3.3.2 实常数的定义	32-33
3.3.3 材料模型	33
3.3.4 实体模型的建立	33-35
3.3.5 网格的划分	35-36
3.3.6 约束条件的处理	36-37
3.3.7 接触的处理	37
3.4 成形工艺参数	37-41
3.4.1 虚拟成形速度	37-38
3.4.2 成形工具的运动轨迹	38-41
3.5 小结	41-42
第四章工艺参数的数值模拟	42-55
4.1 引言	42
4.2 有限元模型	42-43
4.3 成形工具球头半径的影响	43-45
4.4 垂直压下量的影响	45-47
4.5 水平偏移量的影响	47-49
4.6 摩擦条件的影响	49-51
4.7 凸模与成形工具之间间隙的影响	51-53
4.8 小结	53-55
第五章成形性的数值模拟	55-70
5.1 引言	55
5.2 拉裂的数值模拟	55-59
5.2.1 有限元模型	55
5.2.2 成形极限	55-56
5.2.3 模拟结果	56-57
5.2.4 厚度分布与减薄率	57-59
5.3 起皱的数值模拟	59-62
5.3.1 有限元模型	59
5.3.2 模拟结果	59-61
5.3.3 理论分析与抑制方法	61-62
5.4 无模与有模单点渐进成形的比较	62-65
5.4.1 厚度减薄率的比较	62-63
5.4.2 成形精度的比较	63-65
5.5 单点渐进成形时的“层”变形特点	65-69
5.5.1 应变历史分析	65-67
5.5.2 厚度变化趋势	67-69
5.6 小结	69-70
第六章结论	70-72
参考文献	72-77
摘要	77-80
Abstract	80-84
攻读硕士学位期间发表（待发表）的论文	84-85
致谢	85-86
导师及作者简介	86-87

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.384280



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