某车厢侧柱钣金成型中回弹性能的有限元分析

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钣金成型是机械制造中一种比较常见的加工工艺,主要包括剪切、冲压、切割、弯折等。目前,国内外对冲压成型问题研究已经很丰富,然而对车厢侧柱中鼓形车的冲压成型研究还比较缺乏。本文主要考虑的是鼓形车钣金的冲压成型问题,通过采用ABAQUS软件的冲压回弹仿真分析,发现物件的回弹值的一些相关变化机理。本文具体的研究内容如下:1.对简单的单体侧柱结构进行建模,并对其进行冲压回弹试验,得出冲压回弹的仿真结果,发现无法消除加载时转移于惯性轴的附加扭矩,产生不均匀剪切变形以及成型中的翘曲问题。为了更好的克服这些问题,就设计出了鼓形车侧柱结构。即将单体侧柱中间用横梁进行连接,且将横梁均匀分布于两单体侧柱之间横梁的截面尺寸也采用Z字型,其腹板高和单体侧柱的一样,长度大约是单体侧柱结构长度的六分之一。2.根据冲压物件与模具之间的相对关系,构造出了整体结构域和局部结构域这两种冲压模具。分别在两种冲压模具下对物件进行冲压模拟仿真,将仿真的结果进行对照,最后选用了局部结构域冲压模具。3.应用控制变量法对物件回弹特性进行研究。在确定每一个模具夹角的情况下,分别给定物件与模具之间的切向摩擦系数,物件与模具之间的法向刚度因子,计算出物件的回弹值。文章中一共选用五组不同的模具夹角,三种不同的切向摩擦系数以及三种不同的法向刚度因子进行模拟仿真,分别得出物件的回弹值。为了更好的看出规律,在每一种模具夹角下,控制切向摩擦系数,给出了回弹值随法向刚度因子的变化折线图。4.利用模拟仿真计算出来的物件的回弹值,以及各种变量之间数学几何关系,计算出物件回弹后的弯曲角度。经过仿真分析,最终得出如下结论:a.对该车厢侧柱钣金成型中回弹性能的有限元分析属于强非线性类别问题的有限元分析,是一种比较复杂的分析类型。b.影响物件回弹值的主要因素有模具的弯曲夹角,物件与模具间的切向摩擦系数以及物件与模具间的法向刚度因子。本文的最终结果将对钣金冲压成型模拟仿真有一个鲜明的指导作用,也对现实工艺加工生产提供一些相关的数据。
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