连续曲率平面弯曲回弹解析及实验研究

作     者：葛翠云 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马瑞

授予年度：2019年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：连续曲率 自由弯曲 回弹 迭代补偿 收敛性 

摘      要：由弯曲工艺加工成形的零部件不仅外观尺寸精度较高,而且具有良好的使用性能,被广泛应用于医疗、汽车、船舶及核电等相关行业。近年来,随着变曲率零部件在工业应用中的日益增长,企业对成形工艺和产品质量提出了更高的要求。因此,本文针对连续曲率弯曲工艺提出一种具有一定通用性的弯曲回弹迭代补偿新方法。旨在以曲率作为迭代参量,通过有限次的补偿,使得成形件尺寸达到期望值,完成对连续曲率自由弯曲工艺中回弹量的控制与预测。在建立此迭代补偿机制的基础上,证明了通用自由弯曲工艺中曲率迭代的收敛性,通过模拟与实验相结合的方法,验证了所建迭代补偿方法在弯曲工艺工程应用中的可靠性。以304不锈钢和ST12冷轧钢两种材料为研究对象,建立不同函数方程下弯曲成形工艺的数学模型,应用《数值分析》等相关知识,对曲率进行追踪迭代。以曲率误差和最小二乘法的拟合结果为验证条件,对函数类型为多项式和指数的两种模型进行了分析证明。本文利用有限元软件Abaqus建立了悬臂梁式二维平面应力-应变模型,基于上述迭代补偿机制进行了弯曲成形模拟。结果表明:在每次迭代补偿操作后,模拟所得微观点的曲率和宏观整体趋势结果均能与理论计算结果较好地吻合。随着迭代补偿次数的增加,成形件的各项参数逐渐趋近于期望值,并收敛于精度范围之内的目标值。最后,通过四个模型的弯曲实验,验证了连续曲率平面弯曲工艺中曲率迭代补偿机制的可行性。并选取不同模型阐明了该方法具有通用性的特点,即不受材料种类和力学模型的限制,将极大地提高弯曲工艺在工业应用中的灵活性。