板材冲压中拉伸筋阻力预示、截面分析以及翻边模型的研究

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1、吉林工业大学博士研究生学位论文摘要板材冲压成形是一种非常重要的饭金零部件加工方法，在汽车、飞机、电器仪表等工业领域有着广泛的应用。目前，我国的汽车工业，大多数生产厂家在汽车覆盖件成形模具的设计制造中仍然采用传统的方法，工艺分析及模具设计主要依靠经验，制造模具需要反复调试，生产效率低，成本高，周期长，而且产品质量难以保证。本文结合吉林工业大学汽车覆盖件成形技术研究所板材冲压成形与模具设计CAD/CAE/CAM一体化系统的开发工作，运用弹塑性有限元与解析方法，对板材冲压成形CAE分析中的拉伸筋阻力模型、二维截面分析、翻边

2、成形坯料尺寸预示等几个关键问题进行了深入的研究。每板材冲压工艺中，拉伸筋在控制板材流动方向、增加进料阻力等方面具有重要的作用，因此在板材冲压成形数值模拟中必须考虑其影响。由于拉伸筋尺寸较小，不利于整体建模，所以需要建立等效拉伸筋阻力模型。本文论述了拉伸筋的作用，采用有限元模拟与解析方法分别建立了上述的等效拉伸筋阻力模型。从计算速度快、边界及摩擦条件易于处理等方面考虑，本文采用了动力显式有限元方法。为了更准确地反映金属板料通过拉伸筋时的塑性变形力学行为，引入了厚向各向异性屈服函数，单元模型则采用了能够有效地反映弯曲效应

3、的Mindlin壳单元。而在解析模型中则考虑了板料的厚向各向异性与应变速率敏感特性，并近似引入了Bauschinger效应的影响。在三维板材冲压成形问题模拟得到广泛应用的同时，二维有限元截面分析技术以其方便、快速而成为模具设计阶段的有效辅助工具。本文开发了可用于任意工具截面形状的板材冲压成形截面分析的二维弹塑性有限元程序。单元模型采用的是Mindlin曲线单元，并考虑了板料的厚向各向异性。坯料形状设计是板材冲压成形问题中的又一大难题。本文基于全量塑性理论及膜应变假设，导出了两种新的拉伸/收缩翻边坯料尺寸预示数学模型。

4、该模型不仅能够考虑板材的厚向(平均)各向异性特性，而且也能够考虑面内各向异性对翻边高度的影响。通过与实验结果相比较，证实本文所提出方法能够比较精确地预示出切边线位置。上述关于拉伸筋阻力的解析模型，简便、快捷的动力显式算法，二维有限元截面分析技术，以及拉伸/收缩翻边坯料尺寸预示数学模型己经成功地组入独关键词:汽车。i(11};板材k.E成形;‘大哈CAD/CAE/CAM;弹塑性有限元方法;拉伸筋阻力;截面;习沂;翻边;坯料尺寸预示;切边线。}了v.》吉林业大学博十研究生学位论文ABSTRACTSheetmetalsta

5、mpingisanextremelyimportantprocessforthemanufactureofsheetmetalpartandiswidelyusedinautomobile,aircraft,electronicinstrumentandotherindustries.Nowadays,thetraditionalmethodsarestillusedinpaneldiedesigningandmanufacturingindomesticautomobileindustry.Processplann

6、inganddiedesigningdependmainlyontheexperienceofdesignersandatrial-and-errorprocedureisoftenadoptedtogetqualifieddies.Thismethodisinefficient,costly,timeconsumingandthequalityofthediescan'tbeguaranteed.Inthisthesis,elastic-plasticFEMandanalyticmethodareusedtocon

7、ductresearchonsomekeyproblemsinCAEanalysisofsheetmetalstampingincludingdrawbeadrestrainingforcemodel,two-dimensionalsectionanalysisandblanksizepredictioninflanging.TheResearchbelongstothedevelopmentofCAD/CAE/CAMintegrationsystemforsheetmetalstampinganddiedesign

8、atInstituteofAutomobilePanelFormingTechnology,JilinUniversityofTechnology.Intheprocessofsheetmetalstamping,drawbeadplaysanimportantroleinthecontrolofflowdirectionofsheetandt