裴永生[1]2004年在《薄板多点成形过程有限元分析的研究》文中研究表明多点成形是金属板材叁维曲面成形的一种柔性加工方法，它采用一系列规则排列、高度可调的基本体组成“柔性多点模具”。多点成形技术采用数控技术来控制基本体的位移和速度，实现基本体群包络面的变化，达到柔性成形。相对于传统的模具成形方法，多点成形实现了一机多用的构想。 具有压边装置的多点成形压力机能够实现薄板类件的多点成形。薄板类件多点成形在力学上是一个相当复杂的问题，它既要考虑材料非线性，又要考虑几何非线性；既有弹性变形，又有塑性变形；既要分析多点成形卸载后的回弹量，又要分析预测多点成形过程中可能会产生的各种缺陷。而数值分析方法是各种金属成形过程中优化模具设计、预测成形缺陷及分析成形质量必不可少的工具，有限元分析则是各种数值方法中最为有效的方法。近几十年来，有限元数值模拟方法在板材成形工艺分析中的应用越来越广泛。有限元方法不仅用于典型成形工艺分析及实际板类件成形过程模拟，而且还用于起皱、压痕等成形缺陷预测、成形后的回弹计算以及用于解决原始坯料设计等问题。对于薄板类件多点成形过程，由于基本体和板材之间接触状态不断发生变化，加载条件复杂，应用动态显式有限元算法求解具有明显的优势。采用动态显式有限元算法对薄板类件多点成形过程进行数值模拟是本文的重要研究内容。 本文所作的主要工作如下：1.对薄板类件多点成形类型、基本原理及变形特点的研究 多点成形的主要特征可以概括为通过对基本体高度的调整实现多种曲面的成形，在成形过程中，各基本体的相对运动状态决定了板材的变形路径与载荷分布，即决定了制品的成形效果和质量。因此，对基本体运动状态的控制是多点成形技术的关键。多点成形的基本体控制类型可分为固定型、被动型与主动型。由这叁种不同控制类型基本体的组合可以有六种成形方法，其中具有代表性和实用性的有四种成形方法：多点模具成形、半多点模具成形、多点压机成形和半多点压机成形。 薄板类件多点成形的实质就是把模具曲面分解为很多离散点，用多数基本体代替传统的模具，同时根据薄板的材料性能和薄板类件形状的复杂 I
李雪[2]2004年在《薄板多点成形过程的数值模拟及成形性分析》文中指出多点成形（Multi-point forming，简称 MPF）是叁维曲面板类件柔性成形的新技术，与传统的模具成形相比在许多方面占有优势，例如可实现无模成形、优化变形路径、小设备成形大型件等等，因而有着良好的应用前景；但在其成形过程中也易于产生一些缺陷，如压痕和起皱等。这些缺陷影响工件的外观和内在质量，从而制约多点成形技术的实用化和进一步推广应用。目前，CAE 技术逐渐成为现代设计流程的核心和现代设计的聚焦点。因此，有必要对多点成形过程进行数值模拟，预测可能出现的成形缺陷，探讨合适的工艺参数，消除或减轻缺陷，从而提高成形质量和成形效率。多点成形过程从力学观点来看属于几何、物理、边界条件叁重非线性和边界条件非连续性的复杂问题，而有限元方法是目前进行非线性分析的最强有力的工具。本文选用动态显式有限元算法对薄板多点成形过程进行数值模拟研究，为多点成形工艺的确定以及成形性的判断提供了依据，同时对多点成形技术的发展和完善起到重要的推动作用。本文的主要研究内容与结论如下：1）有限元数值模拟方法的探讨基于连续介质力学的理论，探讨了利用中心差分法使动力方程求解显式化的过程，并对质量矩阵和阻尼矩阵的计算进行了研究；利用振动理论的基本原理论述了临界时间步长的估算方法，保证了中心差分计算的稳定性；引用了基于流动理论的本构方程和基于罚函数方法及库仑摩擦规律处理多点不连续接触边界条件。2）具有压边功能，且使用弹性介质的多点成形有限元模型的建立 65
丛莲莲[3]2006年在《薄板大型覆盖件多点成形中常见成形问题及其可成形性的数值模拟研究》文中研究指明多点成形是利用点阵排列且高度可调的基本体群形成包络工具曲面取代实体模具进行板类件成形的一种快速、柔性、数字化成形工艺。该工艺在飞机蒙皮、船舶外板、汽车覆盖件等诸多大型板类件的叁维曲面成形领域有着广阔的应用前景。双曲度扁壳类覆盖件是上述覆盖件中的典型代表,在其多点成形过程中如果工艺措施不当常常出现压痕、起皱、拉裂和回弹过大等成形缺陷。本文采用弹-塑性有限元模拟法,研究了不同类型的各向异性屈服准则对成形预测精度的影响,并深入分析了不同厚度的弹性垫对成形件表面压痕和成形精度的影响,探讨了不同大小的压边力对起皱和拉裂缺陷的影响。同时,通过显-隐式算法对双曲度扁壳类件多点成形的回弹全过程进行数值模拟计算,讨论了不同成形条件对薄板件回弹的影响规律,得出了回弹趋势和回弹分布,并指出改变压边力是降低薄板件回弹最有效的工艺途径。本文最后针对简化为双曲度型的轿车顶盖和发动机罩的多点成形过程进行数值模拟研究。首先确定了冲压方向并设计了工艺补充部分,在成形性分析的基础上建立了合理的有限元模型。通过模拟计算,得到了不同条件下的成形曲面回弹量,并对数值模拟结果进行分析与讨论,初步验证了薄板汽车覆盖件多点成形技术的有效性和工艺可行性。本文研究结果对于多点成形技术在大型覆盖件领域的进一步应用具有一定的实际参考价值和理论指导意义。
高海洲[4]2006年在《斜壁盒形件薄板多点拉延成形的数值模拟研究》文中研究说明板料多点成形是利用点阵排列的、高度可调的基本体群形成的包络工具曲面取代实体模具进行板类件成形的一种快速、柔性、数字化成形工艺。该工艺在板类件叁维曲面成形领域有着广泛的应用。斜壁盒形件是一种典型的盒形拉延件,在进行多点拉延成形时可能出现压痕、起皱、拉裂等成形缺陷。本文采用有限元方法,对使用和未使用弹性垫的斜壁方盒形件薄板多点拉延成形进行了数值模拟研究,分析了斜壁方盒形件薄板多点拉延成形时板料的流动规律以及应力应变分布特点。结果表明:弹性垫能有效防止压痕与内皱缺陷的产生;使用厚度适度的弹性垫既能得到表面质量良好的工件,同时又能保证工件较高的成形精度。压边力大小是影响盒形件多点拉延成形质量的重要因素。本文对压边力大小不同条件下的斜壁方盒形件和斜壁矩形盒件进行了有限元数值模拟研究。结果表明:过小的压边力不能有效抑制法兰部位的起皱;过大的压边力容易导致侧壁底部被拉裂。本文还对不同的几何参数(板料厚度、拉延深度和侧壁倾角)的斜壁矩形盒件的薄板多点拉延成形进行了模拟分析,得到了各自条件下起皱与拉裂的压边力极限图。结果表明:板料越薄越容易发生法兰部分起皱与侧壁底部拉裂缺陷;拉延深度越深得到质量良好工件的成形难度越大;过小或者过大的侧壁倾角都对成形质量不利。
张传敏[5]2006年在《飞机蒙皮多点拉形过程的数值模拟研究》文中认为蒙皮多点拉形是采用很多基本体构成工件成形面,利用基本体高度的调整实现成形面变化的板类件叁维曲面柔性成形技术,在航天航空领域有着广阔的应用前景。压痕和起皱是蒙皮多点拉形时典型的成形缺陷;在工件和基本体之间放置弹性垫可实现薄板叁维曲面蒙皮件的无缺陷成形。本文采用有限元方法对薄板件蒙皮多点拉形过程进行数值模拟研究,并对使用弹性介质的成形方法和无弹性介质的重迭拉形方法的蒙皮多点拉形过程进行了研究,得出两种成形方法均能有效抑制压痕,明显改善工件成形质量的结论。本文对成形过程中压痕和起皱缺陷的产生原因及抑制方法进行了探讨,通过选择不同的水平拉力、材质、成形尺寸、板料厚度和不同厚度的弹性介质以及重迭成形方法对蒙皮多点拉形过程进行了模拟。通过与实际蒙拉工艺经验公式的对比,验证了模拟结果与经验公式吻合较好。研究工作表明,通过薄板蒙皮多点拉形的数值模拟研究,可以为蒙皮多点拉形工艺参数的确定以及成形性的判断提供重要依据。
刘伟[6]2006年在《板材多点成形缺陷的数值模拟及颅骨钛板假体数字化制造研究》文中研究指明多点成形是利用点阵排列的、高度可调的基本体群形成的包络工具曲面取代传统的实体模具进行板类件成形的一种快速、柔性、数字化成形技术。该技术在板类件叁维曲面成形领域有着广泛的应用前景。本文采用有限元方法,对无压边多点成形、有压边多点拉深成形及分段多点成形进行了数值模拟研究。研究了无压边多点成形马鞍面件时皱纹缺陷产生的原因和影响因素,并且模拟结果证明多道次成形方法能够显着抑制皱纹的产生,且曲率半径步长越小,成形效果越好,但效率相对降低;研究了有压边多点拉深成形斜壁矩形盒件时板料的流动规律,起皱及拉裂成形缺陷的产生原因,并着重研究了材料成形性能参数和不同压边力加载曲线对成形结果的影响;以圆柱面件为例着重研究了分段多点成形中局部剧烈塑性变形缺陷的产生原因。另外,本文也对多点成形技术在医学工程中的应用进行了研究,以医疗中常见的颅骨缺损修补为例,采用薄板样条函数对具有较大缺损的点云数据进行插值,得到缺损处的数学模型后采用多点成形技术压制钛板假体,得到了既能严格保证与缺陷周边紧密贴合,又能达到较好审美效果的钛板假体。基于多点成形技术,本文已经初步形成了一个针对钛板假体的数字化设计与制造的完整解决方案,在保持较低成本和较高精度的同时,可以大大提高钛板假体设计与制造的效率。
冯秀娟[7]2010年在《薄板多点成形中弹性垫抑制压痕的数值模拟》文中认为多点成形(Multi-point forming,简称MPF)是一种全新的板材成形方式其基本原理是将整体模具离散成一系列规则排列的基本体,靠基本体球头的包络面来实现板材的叁维成形。与传统模具成形技术相比,多点成形省去了大量的模具设计、制造及调试时间,缩短了新产品的开发周期,降低了生产成本。目前,该技术已经在高速列车车头、船舶外板、车辆覆盖件、城市大型雕塑件等诸多领域得到了广泛的应用。在这种成形方式中基本体是加载的主体,由于基本体对板料施加集中力,成形件上可能出现压痕缺陷。通过在工件与基本体之间放置弹性垫,利用弹性垫产生的较大变形,充填了基本体之间的间隙,可以使集中载荷变为分布载荷,从而显着增大工件的受力面积,对压痕进行抑制。但是弹性垫厚度不仅影响压痕的抑制效果,而且对成形件的精度也有着很大的影响,要得到理想的成形结果,必须合理地选择弹性垫。随着计算机的应用以及非线性有限元方法的成熟,板材成形数值模拟技术得到了很大的发展。目前,该技术在优化模具设计、预测成形缺陷等方面的应用越来越广泛。在板材的多点成形过程中,由于基本体和板材之间接触状态不断发生变化,加载条件及其复杂,应用动态显式有限元算法求解具有明显的优势。因此,本文采用基于动力显式有限元格式LS-DYNA软件,从有限元模型的建立、材料模型的选择、边界条件的确定等方面对多点成形过程进行了数值模拟,系统地研究了多点成形过程中的压痕缺陷及抑制方法,主要研究内容与结论如下:在多点成形过程中,对一定曲率半径的不同曲面,无论是钢板还是铝板,球形面还是柱面,由于基本体与板料的接触面积小、接触压力大,都会有压痕的产生,对成形质量有一定的影响;通过对采用不同厚度的弹性垫对不同形状的多点成形过程进行数值模拟,研究了弹性垫对抑制压痕的效果,结果表明,通过弹性垫技术来消除压痕效果是明显的,当弹性垫较薄时对压痕没有明显的抑制作用,随着其厚度的增加,压痕得到了明显的抑制,当弹性垫厚度达到一定值时,压痕即可完全消除;使用弹性垫后成形件形状与目标形状相比会出现误差,必须在建立基本体点阵成形面时予以修正。首先用数值模拟的方法计算出板材充分成形后弹性垫的变形量,然后根据弹性垫的变形量确定基本体的调形,形成新的包络面,在使用新形成的多点模具对工件进行多点成形,就会得到较为精确的成形件,这些结果对多点成形技术的应用具有参考价值和指导意义。
周朝晖[8]2005年在《多点成形中弹性垫作用的数值模拟研究》文中提出多点成形是金属板材叁维自由曲面成形的一种柔性加工方法,作为一种新兴的技术在飞机、船舶、汽车等诸多制造领域有着广泛的应用前景。在多点成形中,通过基本体对板料作用来进行加载,由于基本体对板料施加集中力,成形件上可能出现压痕缺陷。通过在板料与基本体之间放置弹性垫,利用弹性垫产生较大的弹性变形,填充基本体之间的间隙,可以使集中载荷变为分布载荷,显着地增大工件的受力面积,从而有效地抑制压痕的产生,使得成形件质量得到改善。本文采用显式算法对使用不同弹性垫厚度抛物柱面、马鞍面件多点拉形过程进行数值模拟,研究了弹性垫厚度变化对多点拉形过程中压痕的影响,结果表明,通过弹性垫技术来消除压痕效果是明显的,当弹性垫较薄时对压痕没有明显的抑制作用,随着其厚度的增加,压痕得到了明显的抑制,当弹性垫厚度达到一定值时,压痕即可完全消除,说明多点拉形工艺可以实际应用。提出将上下压边圈固定,通过数值模拟将板料作用于压边圈上的力进行反求来获得准确压边力的方法,这种方法节省了大量时间,提高了计算效率。采用动态显式算法模拟拉形过程,隐式算法模拟卸载回弹过程,对不同板厚及不同预拉量的典型曲面拉形件的回弹过程进行数值模拟,得出拉形件的回弹随着板料厚度的增加,拉形件的回弹量在减小;随着预拉量的增加,拉形件的回弹量也在减小。
张全发[9]2006年在《采用不同压边方式时多点成形过程的数值模拟研究》文中研究说明多点成形是基于产品的数字化几何信息,由产品的叁维CAD模型直接驱动可调基本体群,通过工具的包络面实现金属板材曲面成形的一种柔性加工方法。在冲压成形中,压边技术是抑制起皱等缺陷的关键技术,对提高冲压件的成形质量有着重要意义。带压边的多点成形压力机的压边机构是由共用一套压力供给系统的四十个独立运动压边缸组成,配合刚性压边圈和柔性压边圈,可以实现均匀压边力刚性压边多点成形和均匀压边力柔性压边多点成形。当为多点成形压力机的压边装置增加几套压力供给系统时,便可以实现非均匀的压边力多点成形。本文采用有限元数值模拟方法,使用动态显式有限元分析软件,对变形程度较复杂的大曲率叁维曲面件的几种压边工艺进行数值模拟。分析了刚性压边、柔性压边及非均匀压边力多点成形的成形质量和成形规律,通过对比分析表明,柔性压边成形可以克服刚性压边成形在成形大曲率叁维曲面件时同时出现的起皱和拉裂缺陷,明显提高成形质量;非均匀压边成形相对于均匀压边成形可以在一定程度上提高曲面件的成形质量,这为开发新型高成形性能的多点成形压力机提供了理论依据。
阮威[10]2009年在《力—位移分控模式多点弯曲成形分析与模拟》文中研究表明多点成形的柔性加工特点使其有着更广泛的应用前景,对成形件回弹的预测和控制仍是需要解决的难题之一。本文将冲压中应用压边力能够提高成形质量的原理引入多点成形中,提出了两种力-位移分控多点成形方式,成形过程中基本体始终夹持板料,基本体的作用力提供了板料的成形力与压边力。克服了多点模具成形方式的变形失稳、起皱等缺陷,减小了回弹,提高了成形质量。本文从传统冲压弯曲理论着手,分析了叁种多点成形方式的工艺性和受力状态,计算了弯矩的大小,得到了中性层偏移量计算公式,确定了下基本体加载的范围,推导出叁种成形方式回弹量?k的计算公式,预测了回弹的趋势。以圆柱面成形为例,结合数值模拟结果,寻找出最佳成形方式。对比分析了理论公式与模拟结果,讨论了回弹量?k的影响因素,验证了理论规律的正确性,确定了影响回弹的主要参数。基于几何补偿法,利用数值模拟手段对弯曲件的回弹进行了校正,给出了回弹校正原理和圆柱面校正时基本体调形的计算公式,确定了校正质量最好的成形方式。得到了在本文研究的叁种成形方式下不同曲率半径、不同板料厚度的最终调形数据。理论证明了两种力-位移分控多点成形方式减小回弹的原因,且公式计算得到的回弹量变化趋势与数值模拟结果一致,这表明,本文所提出的理论是正确的,所提出的成形方法能够更好地满足成形要求。本文的研究结果对于多点成形回弹的研究和工程应用均有一定的指导意义。
参考文献：
[1]. 薄板多点成形过程有限元分析的研究[D]. 裴永生. 吉林大学. 2004
[2]. 薄板多点成形过程的数值模拟及成形性分析[D]. 李雪. 吉林大学. 2004
[3]. 薄板大型覆盖件多点成形中常见成形问题及其可成形性的数值模拟研究[D]. 丛莲莲. 吉林大学. 2006
[4]. 斜壁盒形件薄板多点拉延成形的数值模拟研究[D]. 高海洲. 吉林大学. 2006
[5]. 飞机蒙皮多点拉形过程的数值模拟研究[D]. 张传敏. 吉林大学. 2006
[6]. 板材多点成形缺陷的数值模拟及颅骨钛板假体数字化制造研究[D]. 刘伟. 吉林大学. 2006
[7]. 薄板多点成形中弹性垫抑制压痕的数值模拟[D]. 冯秀娟. 内蒙古科技大学. 2010
[8]. 多点成形中弹性垫作用的数值模拟研究[D]. 周朝晖. 吉林大学. 2005
[9]. 采用不同压边方式时多点成形过程的数值模拟研究[D]. 张全发. 吉林大学. 2006
[10]. 力—位移分控模式多点弯曲成形分析与模拟[D]. 阮威. 哈尔滨工业大学. 2009
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