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探討非圓橫截面空心零件旋壓成形機理-論文參考文獻標準格式
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探討非圓橫截面空心零件旋壓成形機理-論文參考文獻標準格式

摘要:旋壓是現代先進制造技術的重要組成部分,是薄壁回轉體零件加工中需要優先考慮的一種成形工藝。非圓橫截面空心零件旋壓(簡稱非圓旋壓)是旋壓技術的最新突破,是國際塑性加工領域前沿研究的熱點之一。近年來國內外的研究已初步證明了非圓旋壓的可行性,并發現非圓旋壓在壁厚分布、旋壓力變化等方面具有與常規旋壓不同的特點,但具體成因的解析還有待非圓旋壓成形機理的深入研究。非圓旋壓零件橫截面的變化改變了傳統圓形橫截面空心零件旋壓成形過程中旋輪的運動狀態,使其徑向運動由靜態(或準靜態)變為動態,加上非圓橫截面空心零件自身形狀復雜程度的增加,使得非圓旋壓成形機理更為復雜。本文在國家自然科學基金項目“非圓橫截面空心零件旋壓成形方法及變形機理研究”(課題編號:50775076)的資助下,以圓形、圓弧形和直邊形等不同類型橫截面空心零件為研究對象,采用最廣泛應用的平板坯料普通旋壓成形方式,綜合采用理論分析、有限元數值模擬和實驗研究等手段,深入地研究了非圓橫截面空心零件旋壓成形機理。對非圓橫截面空心零件旋壓進行了分類;指出了非圓旋壓旋輪運動特征是“旋壓成形過程中,旋輪在繞工件轉過的一周范圍內,成形的零件外輪廓至芯模轉動中心的距離存在反復變化”;對非圓橫截面空心零件旋壓成形過程變形特點進行了理論研究,提出采用相對高度和相對圓角半徑分析非圓橫截面空心零件旋壓變形程度。基于圖解分析法,獲得了旋輪運動特點及其對旋壓成形速度、接觸面積等的影響,全面揭示了非圓旋壓成形過程中旋輪與坯料接觸區位置的變化特點——接觸區不僅由于旋輪的軸向進給而軸向移動,而且由于非圓橫截面形狀的變化而徑向、軸向和周向移動;在此基礎上建立了非圓旋壓旋輪接觸面積計算方法和旋輪徑向進給運動軌跡計算方法。采用軟件MSC.ADAMS對非圓旋壓成形過程旋輪的運動進行了研究,并對基于圖解分析法建立的非圓旋壓成形過程旋輪運動軌跡計算結果進行了驗證,結果表明計算結果可靠。分析了非圓旋壓涉及的大變形彈塑性有限元法的基本理論,對坯料設計、模型離散、旋輪運動控制、并行運算等有限元數值模擬關鍵技術進行了研究,開發了面向單機多核并行運算的旋輪運動控制子程序,建立了基于MSC.MARC軟件的非圓旋壓三維彈塑性有限元數值模擬模型。通過改變模型離散方法和運動邊界條件設置及采用并行運算有效提高了非圓旋壓成形數值模擬效率。研究表明,采用坯料靜止的運動邊界條件和多核并行運算可在不降低模擬精度的前提下使非圓旋壓有限元數值模擬時間減少76.97%。以三維彈塑性數值模擬為分析手段,系統研究了圓形、圓弧形和直邊形等不同類型橫截面空心零件旋壓成形過程,比較了其變形方式、等效應力應變分布、應變狀態、壁厚分布及回彈情況的異同,研究了非圓零件幾何參數(偏心距、相對高度和相對圓角半徑等)的影響。以非圓特征最為明顯的三邊形橫截面空心零件為例,研究了旋壓成形過程中旋壓力的變化規律與影響因素。以三直邊圓角形橫截面空心零件為例,結合正交試驗設計,研究了主要工藝參數(旋輪直徑、旋輪圓角半徑、相對間隙、主軸轉速和旋輪進給比等)對成形精度(壁厚減薄和回彈等)的影響。研制了非圓旋壓工裝,并對三邊形橫截面空心零件旋壓成形進行了實驗研究,成功試制出橫截面最復雜的非圓旋壓件——三直邊圓角形橫截面空心零件。利用應變網格實驗獲得了三邊圓弧形橫截面空心零件三向應變和等效應變分布規律;通過電測法實測得到旋壓過程中旋壓力的變化規律及工藝參數的影響;并運用工藝實驗對理論分析結果及數值模擬結果進行了全面驗證。從成形過程、成形件高度、壁厚減薄和旋壓力等角度來看,本文所建的數值模擬模型是合理可靠的;實驗所得的應
  • 文章片段:SC.MARC軟件的非圓旋壓三維彈塑性有限元數值模擬模型。通過改變模型離散方法和運動邊界條件設置及采用并行運算有效提高了非圓旋壓成形數值模擬效率。研究表明,采用坯料靜止的運動邊界條件和多核并行運算可在不降低模擬精度的前提下使非圓旋壓有限元數值模擬時間減少76.97%。以三維彈塑性數值模擬為分析手段,系統研究了圓形、
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