定模动辊变截面辊弯成形过程有限元分析

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1、4‘夕大營硕士研究生学位论文定模动辊变截靣辊弯成形过程有限元分析学生姓名高一鑫些号学科、专业机械工：研究方向变截面辊弯成形有限元分析导师李强校外导师匕方工业大学研究生院北方工业大学学位论文原创性声明木人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，木论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。木人完全意识到木声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：一日期：年月日

2、学位论文使用授权书学位论文作者完全了解北方工业火学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北方工业大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文（保密的学位论文在解密后适用于本授权书）。□保密论文注释：经本人申请，学校批准，本学位论文定为保密论文，密级：，期限年，自年月日起至年月止，解密后适用本授权书。！卩保密论文注释：本学

3、位论文不属于保密范围，适用本授权书。本人签名：一丨曰期：比‘■导师签名：读遂曰期：滅厂北方业人学硕学位论义定模动辊变截面辊弯成形过程有限元分析摘要定模动辊变截面辊弯成形是一种全新的塑性成形工艺，它釆用成形过程中压模压紧板材不动而轧辊运动进给，并且轧辊与压模配合对板材成形的方式。变截面辊弯成形适应节能减排理念，顺应汽车轻量化的需求，其产品广泛应用于汽车以及航天航空等领域。定模动辊变截面辊弯成形过程是极其复杂的高度非线性的变形过程。而其成形的理论并不完备，还无法在设计初期确定结构设计以及工艺规划是否完全

4、合理。本文采用有限元方法对成形过程进行数值仿真，来研究定模动辊变截面辊弯成形的成形机理。本文分析了定模动辊变截面辊弯成形过程的弹塑性本构关系包括材料弹性阶段的胡克定律、屈服准则以及强化准则等。研究了大变形几何非线性情况下应力应变的选取，接触分析时采用罚函数算法，获得了系统的非线性有限元平衡方程，完成对模型的理论描述。定模动辊变截面辊弯过程为准静态过程，采用显式积分法中的中心差分方法，通过递推格式求解系统的有限元方程。通过单向拉伸实验获得高强钢和高强钢的基本力学性能，获得材料的真实应力和塑性应变的关系

5、，并且得到材料各向异性屈服准则的相关参数，作为构建有限元模型的材料属性。针对汽车柱加强板基于大型有限元软件以及对定模动辊变截面辊弯成形创建高质量有限元模型。基于显示动力算法，采用求解器对定模动辊变截面辊弯过程做全流程的有限元仿真。获得扳材等效应力、等效塑性应变、截面厚度的分布规律，掌握了板材成形的机理，得到轧辊成形力的变化规律，预测了板料截面回弹的情况。对比采用屈服准则与屈服准则的模型的仿真结果的差别，得到屈服准则对成形结果的作用。研究了不同道次间距对板材成形的作用规律。通过比较采用和两种材料模型仿

6、真结果，获得材料强度对成形效果，成形力以及回弹的影响。通过课题组开发的定模动辊变截面辊弯成形机组做柱加强板的成形试验，通过实验件验证定模动辊变截面辊弯过程有限元分析的有效性。关键词：高强度钢有限元定模动辊辊弯成形变截面北方丁业人学硕学位论义，，北方业人学硕丨：学位论文：北方丁业人学硕学位论文目录躲辊弯成形工艺概述辊弯成形国内外研究现状国外研究现状国内研究现状辊弯成形仿真分析的研究课题的意义以及具体研究内容定模动辊变截面辊弯成形的理论基础弓唁材料的弹塑性理论几何非线性有限元法接触分析显式积分法本章小结

7、定模动辊变截面辊弯成形有限元模型构建弓软件介绍有限元模型的建立模型研究对象三维儿何模型模型网格划分定义模型的材料属性接触条件设定创建边界条件本章小结定模动辊变截面辊弯成形仿真分析弓唁定模动辊变截面辊弯成形机理分析成幵板材云图乳辊成形力北方丁业人学硕学位论文刚不同因素对成形结果的影响屈服准则对模型仿真结果的影响道次间距对模型仿真结果的影响材料对模型仿真结果的影响本章小结实验验证结论与展望申请学位论文期间的研究成果及发表的学术论文北方业大学硕丨学位论文绪论辑弯成形工艺概述棍弯成形是一种金属板材塑性成形工

8、艺，通过顺序配置多个道次具有特定的轮廓型面的成形乳棍，把卷材或单张板材逐步地进行横向弯曲，以制得特定断面的金属型材⑴。辅弯成形产品具有界面合理，强度较高质量较轻，原材料利用率高等特点。棍弯成形应用的领域较为广阔，因为它作为一种板金属塑性成形工艺，具有着环保高效、节能节材的独特优势，适合于金属板材加工的大批量生产。棍弯成形具有很多优点，比如投资成本较低，具有较高的生产效率，高质量的产品表面，比较高的尺寸精度，而且产品的长度以及生产线的长度没有过多限制，产品的截面可以非常