《筒形件强力旋压过程的有限元数值模拟》由会员分享，可在线阅读，更多相关《筒形件强力旋压过程的有限元数值模拟（81页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、西北工业大学硕士学位论文筒形件强力旋压过程的有限元数值模拟姓名：李超玲申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：李付国20040301西北工业大学工学硕士学位论文摘 要现代旋压技术是广泛应用于航空、航天、军工等金属精密加工技术领域的一 种先进塑性成形工艺，强力旋压作为旋压技术的一个重要组成部分，它在制造精 度高、长径比大的薄壁筒形零件加工中，显出了独特的优越性，已成为成形小批量、多品种回转型薄壁壳体零件的重要加工方法。长期以来对强力旋压过程的研 究还是建立在试验的基础上，对强力旋压的过程控制还依赖于经验值，对于强力旋压过程中缺陷产生的原因也不能很好地解释。为了系统地研究强力旋压的成形 规律
2、，本文采用计算机数值模拟的方法对其进行了研究，主要研究成果和新见解如下:针对强力旋压的过程和电接触原理相似这一特点，提出了一种新的强力旋压 加热方式和其实现原理，并建立了相关的理论分析模型。此加热方法相对于其它方法，具有加热迅速和集中等特点，能节约能源和减少环境的污染。通过对强力旋压过程的分析，有效地处理了旋轮加载和边界约束等条件，分 别采用s o l i d 单元和s h e l l 单元对坯料和芯模、 旋轮进行了模型的离散化， 建立了符 合实际的三维有限 元模型。用弹塑性有限元法对强力旋压过程进行了模拟，获得了强力旋压稳定状态下 应力应变的分布规律，解释了强力旋压的变形机理和隆起、扩径、缩
3、径、母线偏 转等缺陷产生的原因。对不同工艺参数下的强力旋压过程进行了模拟，获得了成形角、减薄率、进 给比等工艺参数对等效应力和旋压力的影响规律，为旋压工艺参数的选择和优化 提供了依据。对带加强筋的筒形件强力旋压过程进行了模拟， 得到其应力应力的分布规律， 通过和不带加强筋的筒形件强力旋压过程的比较，结果表明其应力应变分布规律 相似，变形机理相同。关键词:强力旋压;旋压力;弹塑性有限元;数值模拟;工艺参数西北工业大学工学硕士学位论文ABS T RACTMo d e rn s p i n n i n g t e c h n o l o g y i s a n a d v a n c e d p l
4、 a s t i c f o r m i n g p r o c e s s a n d w i d e l y u s e d i n t h e f i e l d o f p r e c i s e p r o c e s s i n g t e c h n o l o g y o f a e r o s p a c e a n d m i l i t a r y i n d u s t r y .P o w e r s p i n n i n g , o n e im p o r t a n t p a rt o f s p i n n i n g , h a s u n i q u
5、e a d v a n t a g e w h e n t h e t h i n w a l l t u b e o f h i g h p re c i s i o n , l a r g e s l e n d e rn e s s r a t i o i s m a d e . I t i s b e c a m e a n im p o r t a n t s h a p i n g m e t h o d f o r fl e x i b le m a n u f a c t u r i n g o f s m a l l - l o t r o t a ry t h i n -
6、w a l l p a rt s . F o r l o n g t h e s t u d y o f p o w e r s p i n n in g p r o c e s s w as b a s e d o n i n d u s t r i a l e x p e r ie n c e . T h e r e a s o n o ffl a w p r o d u c e d i n p o w e r s p i n n i n g p r o c e s s i n g i s n o t e x p l a i n e d w e l l . T o s t u d y t
7、h e f o r m i n g l a w o f p o w e r s p i n n i n g , i n t h i s d i s s e rt a t i o n t h e p o w e r s p i n n i n g w a s i n v e s t i g a t e d b y c o m p u t e r n u m e r i c a l s im u l a t i o n . A b r i e f i n t r o d u c t io n o f t h e p r o j e c t a n d t h e m a i n r e s u l
8、 t s a re a s f o l l o w i n g :A n e w h e a t i n g m e t h o d i s p r e s e n t e d b a s e d o n s i m i l a r c h a r a c t e r i s t ic b e t w e e n t h ep r o c e s s o f s p in n i n g a n d e l e c t r i c a l c o n t a c t a n d t h e m o d e l o f a c a d e m i c a n a l y s i s i s b
9、u i l t .T h i s h e a t in g m e t h o d h as t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f r a p i d h e a t in g a n d c o n c e n t r a t i o n a n d i t c a n r e d u c e t h e r e s o u r c e c o n s u m p t i o n a n d e n v i r o n m e n t p o l l u t i o n .B as e d o n a n a l y s i s o f t h e
10、p o w e r s p i n n i n g p r o c e s s o f o n e r o ll e r , t h e b o u n d a r yc o n d i t i o n a n d t h e d e t e r m i n a t i o n o f l o a d t y p e a re d i s p o s e d e ff e c t i v e l y . T h e s o l i d a n d s h e l l e l e m e n t i s u s e d i n d i s c r e t i n g t h e b l a n
11、k a n d m a n d re l , ro l l e r r e s p e c t i v e l y . T h e m e c h a n i c a l m o d e l , w h i c h fi t w e l l w it h t h e r e a l p r o c e s s o f t u b e s p i n n i n g , i s e s t a b l i s h e d .T h e p r o c e s s o f t u b e s p i n n i n g i s s i m u l a t e d b y 3 D e l a s t
12、 o - p l as t i c F E M. T h ed i s t r i b u t i o n o f s t r e s s a n d s t r a i n i s o b t a i n e d . T h e r e s u l t s c a n w e l l in t e r p re t t h e s e a p p e a r a n c e s o f e n l a r g i n g a n d r e d u c i n g o f d i a m e t e r as w e l l as d e fl e c t i o n o f g e n e
13、 r a t i n g l i n e a n d b u i l d u p e t c .T h e t u b e s p i n n in g o f d e f e r e n t t e c h n o l o g i c a l p a r a m e t e r i s s i m u l a t e d . T h e i n fl u e n c e l a w o f v a r i o u s p a r a m e t e r s o n s p i n n in g f o r c e a n d e q u i v a l e n t s t r e s s i
14、 s o b t a i n e d a n d i t p r o v i d e s t h e o r e t i c a l e v id e n c e f o r d e t e r m i n i n g t h e r a t i o n a l p a r a m e t e r s a n d i m p r o v i n g t h ed i m e n s i o n a l a c c u r a c y o f p r o d u c t s .T h e p r o c e s s s p i n n i n g o f t u b e w i t h l o
15、n g it u d i n a l i n n e r r ib s i s s i m u l a t e d . T h e d i s t r i b u t i o n o f s t r e s s a n d s t r a i n i s o b t a i n e d a n d c o m p a r e d w i t h t h a t o f t h e p r o c e s s s p i n n i n g o f t u b e w i t h n o l o n g i t u d i n a l i n n e r r i b s . T h e c o
16、n c l u s i o n t h a t t h e y h a v e t h ek i n d r e d d i s t r i b u t i o n o f s t r e s s a n d s t r a i n a n d t h e s a me d e f o r ma t i o n me c h a n i s m i s产日S TRACTo b t a i n e dK e y w o r d s : P o w e r s p i n n i n g , S p i n n i n g f o r c e , E l a s t o - p l a s t i c F E M, N u m e r i c a l s i m u la t io n , T e c h n o l o g i c a l p a r a m e t e r西北工业大学工学硕士学位论文第 1 章 绪 论1 . 1 引 言现代塑性加工是介于原材料生产与最终产品制造之间的零部件加工与生产的 主要方法之一，是制造业的一个重要组成部分。塑性加工具有高产、优质、低耗 等显著特点，己
