基于迭代补偿机制型材变曲率拉弯的研究

发布时间：2017-07-20 22:00

  本文关键词：基于迭代补偿机制型材变曲率拉弯的研究

  更多相关文章： 变曲率 拉弯 回弹 迭代补偿 收敛性 方程形状参量

【摘要】：众所周知,通过拉弯工艺成形的制品具有精度高、表面质量好等优点,广泛应用于船舶、汽车、矿山、航空航天等制造行业中。目前,型材拉弯工艺的研究对象多是等曲率变形,诸多研究成果指出了精确计算回弹量的方法与减少回弹的有效措施。然而,一些特殊结构的拉弯成形零件是变曲率的,如汽车门框和飞行器结构等。对于此类变曲率拉弯工艺的回弹与补偿研究,目前阶段研究少有论述。本文论述了一种通过有限次补偿操作使成形件尺寸达到期望值的方法——迭代补偿机制,旨在完善该方法的基础上,对多种弯曲工艺的迭代收敛性进行证明,并重点论证该方法在变曲率拉弯工艺上的应用。理论上证明了该机制的收敛性,迭代方法定量给出了补偿量。本文从V型弯曲试验结果分析入手,结合《数值分析》中方程迭代求根方法,论述了迭代补偿机制,并从数学方法的角度对通用弯曲工艺的迭代收敛性进行了证明;针对金属板材的单向拉伸变形、普通自由弯曲工艺、普通拉弯工艺,指出可迭代参量,并对其收敛性进行证明;对变曲率拉弯工艺的工艺基础进行了简单讨论,针对模具型面为二次函数曲线和三次函数曲线的拉弯变形,选取方程形状参量a为迭代参量,对其迭代收敛性进行了证明。论文应用数值模拟软件ABAQUS,对模具型面为二次函数曲线和三次函数曲线的拉弯工艺分别建立模型,基于迭代补偿机制分别进行迭代补偿的模拟操作。模拟结果表明:经过有限次补偿操作后,上述两种变曲率拉弯成形件的迭代参量a均可较高精度接近于目标值。最后,通过实验验证了迭代补偿机制下两种模具型面的变曲率拉弯补偿工艺的可行性,并选取不同材料板坯说明了迭代补偿机制不依赖于材料特性和力学模型的通用性特点。
【关键词】：变曲率 拉弯 回弹 迭代补偿 收敛性 方程形状参量
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 引言11
• 1.2 课题背景及研究目的11-12
• 1.3 变曲率拉弯弹复的国内外研究现状12-17
• 1.3.1 拉弯弹复的理论研究概况12-14
• 1.3.2 变曲率拉弯工艺的研究14-15
• 1.3.3 拉弯弹复的有限元模拟技术研究15-16
• 1.3.4 拉弯工艺的智能化控制技术研究16
• 1.3.5 弯曲回弹的模具补偿技术研究16-17
• 1.3.6 现有研究的不足17
• 1.4 本课题的主要研究内容17-19
• 第2章 迭代补偿机制的建立及理论应用19-31
• 2.1 引言19
• 2.2 迭代补偿机制的建立19-24
• 2.2.1 V型自由弯曲实验中弯曲角的迭代法论述19-21
• 2.2.2 方程迭代求根角度对V型自由弯曲实验结果的解释21-23
• 2.2.3 回弹问题迭代补偿机制的描述和应用方法23-24
• 2.3 几种常见回弹问题的迭代收敛性证明24-30
• 2.3.1 平板单向拉伸轴向长度的迭代收敛性证明25-26
• 2.3.2 普通自由弯曲的迭代收敛性证明26-28
• 2.3.3 普通拉弯工艺曲率的迭代收敛性证明28-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 变曲率拉弯补偿工艺的理论研究31-45
• 3.1 引言31
• 3.2 变曲率拉弯工艺理论基础31-33
• 3.2.1 变曲率拉弯工艺简介31
• 3.2.2 板料变曲率弯曲特性31-33
• 3.3 多点曲率迭代方式的尝试和启示33-34
• 3.4 对回弹前后二次函数曲线方程形状参量a的讨论34-37
• 3.5 二次函数形状参量a的迭代收敛性证明37-39
• 3.6 二次函数形状参量a的迭代补偿计算39-40
• 3.7 三次函数形状变曲率拉弯方程参量a的迭代补偿操作40-43
• 3.7.1 形状参量a收敛性的证明40-41
• 3.7.2 MATLAB数值解法的结果对收敛特性的理论支持41-43
• 3.7.3 三次函数形状参量a的迭代补偿计算43
• 3.8 本章小结43-45
• 第4章 变曲率拉弯补偿工艺的模拟分析45-55
• 4.1 引言45
• 4.2 变曲率拉弯工艺简介45-46
• 4.3 变曲率拉弯工艺数值模拟模型的建立46-47
• 4.4 材料模型47-48
• 4.5 分析步、载荷、边界条件及接触条件的设定48
• 4.6 网格剖分及求解算法、精度的设定48-49
• 4.7 板料变曲率拉弯弹复模拟分析49-51
• 4.7.1 板料加载结束时的应力分析49-50
• 4.7.2 不同弯曲模下板料拉弯弹复模拟分析50-51
• 4.8 二次函数形状参量a的迭代补偿模拟分析51-52
• 4.9 三次函数形状参量a的迭代补偿模拟分析52-54
• 4.9.1 不同弯曲模下板料拉弯弹复模拟分析52-53
• 4.9.2 三次函数形状参量a的迭代补偿模拟分析53-54
• 4.10 本章小结54-55
• 第5章 变曲率拉弯补偿工艺的实验研究55-65
• 5.1 引言55
• 5.2 实验设备与实验试件55-56
• 5.3 实验模具56-57
• 5.4 实验方案57-60
• 5.4.1 拉伸油缸工作油压计算57-58
• 5.4.2 实验过程58-59
• 5.4.3 成形件的数据采集及处理59-60
• 5.5 方程形状参量a的补偿实验结果分析60-62
• 5.6 迭代补偿机制通用性的实验说明62-64
• 5.7 本章小结64-65
• 结论65-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果70-71
• 致谢71

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本文编号：570147