金属板料渐进成形过程的数值模拟

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2、y2010东南大学学位论文独创性声明本人声明所是交的学位论文是我个人在导师指导+F进行的研究jr作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：≤毒卧日期：—j巴坦卿东南大学学位论文使用授权声明东南火学、中国科学技术信息研究所、国家图：}弓馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可

3、以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南入学研究生院办理。^I研究生签名：狲导师期2口摘要金属板料渐进成形过程的数值模拟研究生：蒋松导师：高锦张副教授学校：东南大学板料渐进成形是一种通过数控程序控制成形工具按照设定的路径进行连续的逐层加工，利用变形累积，获得制件最终形状的板料成形新工艺。它具有无需专用

4、模具、成形极限大、加工柔性高、自动化程度高等优点，特别适合新品丌发及单件或小批量的生产。采用数值模拟方法可以获得会属成形过程各个阶段的应力、应变、余属流动情况、厚度分布等难以通过实验得到的数据是金属塑性成形工艺研究的重要手段。基于ANSYS／LS—DYNA分析平台建立成形过程的有限元系统：根据渐进成形特点抽象出成形系统的有限元模型；将成形工具复杂的空间运动分解成X轴、Y轴和Z轴三个方向的线性运动，完成ANSYS／LS．DYNA系统下成形运动的加载。通过模拟结果与实验结果的对比，对有限元模型中材料模型及摩擦

5、参数进行选择：对网格尺寸及虚拟成形速度进行调整，在不失模拟精度的前提下极大的提高了成形模拟效率。通过对模拟结果与试验结果的壁厚分布情况、开裂、下沉现象的比较，证明了模拟结果的可信性。通过对不同成形角圆锥台件的单道次渐进成形模拟，分析了成形后制件壁厚分布情况与正弦定理预测值之间的关系，并从节点运动角度对单道次成形过程中薄壁区域可能的影响因素进行了讨论。对多道次渐进成形过程不同成形方式对制件壁厚分布的影响及多道次成形过程中节点的运动情况进行了分析；并从节点运动角度研究了多道次成形过程中下沉现象产生的原因及道次

6、间央角、工具头直径及Z轴进给量三个要素对下沉量的影响情况，并提出解决下沉现象的方法。本文以成形性和壁厚均匀性为目标探讨半球形制件成形路径的设计原则，通过模拟优化成形方案并通过实验得以验证。以成功的半球形制件成形路径为基础，对路径几何参数、成形工具几何参数、进给量进行同比缩放，通过模拟验证了壁厚分布均匀及路径参数化的可行性。关键词：渐进成形，有限元，材料模型，路径加载，正弦定律，下沉现象，壁厚分布，缩放AbstractNUMERICALSIMULATIONFORINCI之EMENTALSHEETMElALF

7、ORMINGPROCESSByJIANGSongSupervisedbyAssociateProfessorGAOJin-zhangSoutheastUniversityTheincrementalsheetformingiSanewsheetformingprocess．inwhichsheetmateliSformedlayerbylayerthroughtheincrementalofcontinuouslocalpasticformingunderthecontrolofprogrammedtoo

8、l—path．TheprocessiSsuitablefornewproductdevelopment，singlepartandsmallquantityproductionwithitsadvantagesofnospecialdie，largeforminglimitation，highprocessflexibilyandhighautomatization．Stessdistributioin．straindistr