基于DKT12壳单元板料成形重力和压边模拟算法研究

论文摘要

板料成形是现代工业体系中的重要加工方法之一,在航空航天和汽车制造等领域有着广泛应用。随着计算机技术的发展,在产品设计初始阶段,多步快速成形有限元法能够高效得到产品成形性能的初步评价。为确保该方法在分析大型复杂零件时的准确性和稳定性,本文研究了考虑弯曲效应的重力算法和基于弯曲压料面的压边算法,使多步法成形模拟更符合实际生产情况。为考虑弯曲效应,多步快速成形有限元法采用DKT12壳单元为单元模型。首先推导了单元在局部坐标系和全局坐标系之间的坐标变换矩阵,然后根据Kirchhoff理论推导了单元的刚度矩阵和节点内力。在重力算法中研究了板料构形节点与模具网格之间的几何穿透判断算法和基于包围盒的接触搜索算法,确定板料构形上节点与模具主表面单元之间的几何关系,将穿透节点投影回模具主表面。在压边阶段,确立了含有弯曲压料面的复杂零件压边算法的基本思路,研究了基于直接投影法求解压边后板料构形的关键技术。通过全局搜索算法确定板料节点的投影范围,然后由基于弧长法的局部搜索算法确定板料节点的具体投影位置,最终经过迭代计算得到弯曲压料面上的中间构形。文章最后以三种复杂汽车覆盖件为例,验证了综合本文重力和压边的多步快速成形法的有效性、准确性和稳定性。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李国梁

导师: 鲍益东

关键词: 板料成形,多步快速成形,壳单元,重力加载,压边模拟

来源: 南京航空航天大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 数学,工业通用技术及设备,汽车工业

单位: 南京航空航天大学

分类号: TB115;U466

DOI: 10.27239/d.cnki.gnhhu.2019.000030

总页数: 83

文件大小: 2952K

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