文档介绍：中图分类号: 密级:
UDC: 本校编号:
硕士学位论文
论文题目:金属薄壁管件液压胀形过程的数值模拟研究
研究生姓名: xxxxxx 学号: xxxxxxx
学校指导教师姓名: 牛卫中职称: 教授
申请学位等级: 工学硕士专业: 机械制造及自动化
论文提交日期: 论文答辩日期: 2012-6-1
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含获得兰州交通大学或其他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。
学位论文作者签名: 签字日期: 年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解兰州交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权兰州交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。
(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)
学位论文作者签名: 导师签名:
签字日期: 年月日签字日期: 年月日
硕士学位论文
金属薄壁管件液压胀形过程的数值模拟研究
The Numerical Simulation Study for Hydro-forming of
Thin-walled Metallic Tubes
作者姓名: 杨倩
学科、专业: 机械制造及其自动化
学号: 0209364
指导教师: 牛卫中
完成日期:
兰州交通大学
Lanzhou Jiaotong University
摘要
随着工业生产和科学技术的发展,金属管形件(以下简称管件)在机械制造、航空航天、石油化工、交通运输等行业中得到了广泛应用,因此管件的塑性成形技术已成为塑性加工领域技术人员研究的热点。管件液压胀形加工是近年来发展起来的一种新的特种加工工艺,它利用液体压力作为动力使金属管材产生塑性变形,最终得到所需的管件形状。由于金属管材在这一加工中需经历一个大扰度、大变形的复杂成形过程,在实际生产中会产生起皱、开裂、屈曲等诸多缺陷,因此单凭经验很难准确预测出管材胀形性能与最终成形后的形状,由此给模具设计带来很大的困难。
本文以金属弹塑性变形理论为基础,运用有限元分析软件ETA/DYNAFORM,对金属管材进行划分网格、施加边界条件约束、施加动力载荷和控制加载路径、采用LS-DYNA求解器进行数值分析求解及强大的后处理器对结果进行仿真模拟,并显示整个胀形的模拟过程及结果数据。通过观察胀形过程的仿真动画以及壁厚分布、壁厚减薄率随时间变化、不同时刻的各向应力应变等直观图像总结出内压力、壁厚、加载路径及摩擦条件等因素对管件液压胀形过程的影响,实现了对金属薄壁管液压胀形过程中可能出现的各种缺陷的预测。
研究表明:相同初始壁厚和边界条件时,恒定内压力的增大有利于提高支管胀形高度,但会影响胀形壁厚均匀度使胀形区壁厚过度减薄;对比直线型加载和阶梯型加载两种路径发现:前者由于初始阶段内压力不足造成了起皱失稳,后者可以明显消除此种缺陷,可获得较好的最终胀形效果;在相同内压力和边界条件下,管材初始壁厚逐渐增大,虽然可以使管材的减薄率降低但会导致管件胀形后支管高度减小;摩擦力过大造成胀形区壁厚减小,影响主管顺利补料,造成主管端部失稳、支管高度不足而且过大的摩擦力会使管件的表面出现划痕,影响其表面质量,适当的减小摩擦有利于管材液压胀形结果。
本文为金属管件液压胀形工艺参数的选择及模具的优化设计和相关研究提供了一种较合理的思路与方法,所得出的结论可为金属管件液压胀形加工缩短生产周期、提高生产效率提供理论指导。
关键词:管材;液压胀形;有限元分析;ETA/DYNAFORM
论文类型:应用技术研究
Abstract
Along with the development of science and acceleration and industrial production, the metallic tube (tube for short) has been widely used in the sectors of mechanical engineering, aerospace industry, petrochemical industry, transportation industry and light industry. The technology of tube plastic forming es more important. As a new