基于有限元分析的精冲凸模寿命估算

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要应力水平是造成精冲模具疲劳失效的最主要原因，由于精冲成形过程中凸模的应力变化十分复杂，目前对于精冲模具的失效机理和原因缺乏深入细致的研究。本文在分析了国内外材料成形有限元模拟的发展动态和FEM法在模具分析中的应用研究的基础上，采用有限元软件DEFORM一3D对常温下的AISI-1010钢材毛坯进精冲成形模拟，同时对精冲凸模的应力场进行了有限元分析。采用弹塑性有限元模型分析精冲过程模具的应力应交变化情况，模拟结果可靠，说明FEM法分析模具的力学行为是可行、有效的。从模拟结果来看，等效应力峰值出现在凸模刃口处附近，应力集中较严重，容易导致精冲凸

2、模的崩刃或疲劳折断。传统的模具优化设计是基于k吼e公式，而Lame公式引入了许多假设并简化了作用条件，难以准确描述模具的真实应力应变情况，因而很难达到真正优化模具设计的目的。利用有限元模拟可以较全面、准确的掌握模具的力学信息。如：模具的应力、应变、应力集中、等效应力应交等的预测分析，为模具的优化设计和疲劳寿命估算研究提供了有效的理论依据。节省大量的试验费用。通过剖析精冲过程中凸模的应力应变分布规律，本文采用局部应力—应变方法建立起与模具应力应变紧密相关的疲劳寿命估算模型。根据有限元模拟结果估算出凸模疲劳寿命，为精冲模模具的优化设计提供了新的方法和途径。基于本文的计算模

3、型，采用局部应力．应变法计算得到，采用不同的工艺参数进行模拟分析得到的产品质量和模具寿命有较大变化。考虑到尺寸效应、应力梯度等的影响，文中还对疲劳强度指数b进行了修正，使估算模型更加接近实际地预测模具的低、中、高周疲劳寿命。修正后得到的估算结果有所提高，改变了疲劳寿命估算过于保守的局限性。模具FEM分析与寿命估算模型的建立，使精冲模具的疲劳寿命估算有理论可依，估算结果可以定性的判断模具设计的优劣，为模具开发和企业生产提供参考依据。关键词：精冲；有限元模拟；应力应变分析；疲劳失效；寿命估算。武汉理工大学硕士学位论文AbstractDiestressisoneofthem

4、ainfactorscausingdamageoffine-blankingdies．Themechanicsoffatiguehasnotbeenstudieddeeplyduetothecomplexprocessesindiestressalternation．Basedonthedetailreviewsofthedevelopmentofmaterialsforminganddiesstressesanalysisusedfiniteelementmethod(FEM)，inthiswork，thecoldformingprocessofAISI-lOlOb

5、illetiSsimulatedbyusingthecommercialfiniteelementanalysispackage，DEFROM-3D．Foracomparisonwiththedistributionorstress／strainindie，thestressfieldoffino-blankingpounchissimulated．Themainresultscanbelistedasfollowed：Fromconsiderationofthedieasanelastic-plasticbody，theFEMresultsarecredible．I

6、tisshowedthatthefimteelementmethodusedindiestressesanalysisisfeasibleandeffective．Accordingtotheresults，thepeakofequivalent—stressallappearsinthecomersareaofthecoredie．Seriousstressconcentrationandcontinuouscyclichighstresscontributetotippingandcracks．BecausetheLallleequationCan’tdescri

7、bedieb"tl℃SSaccurately，itisimpossibletogettheoptimizationofthefine-blankingdiedesignasbasedonthisformula．ByFEM，itiseasytoobtainalltheaccuratemechanicalinformation，suchasdiestress，strain，stressconcentration，andeffectivestressetc．ObviouslytheFEManalysisisparamountandeffectivefort