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冲压连接工艺力学性能优化理论及其自适应优化系统研究

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冲压连接工艺力学性能优化理论及其自适应优化系统研究

作者：肖贵乾重庆大学

学位级别：硕士

随着轻量化设计的提出,越来越多轻质材料被广泛使用,这类材料通常难于焊接,但是依靠材料自身塑性并结合适当的冲压连接工艺可形成牢固的机械连接接头。当前冲压连接工艺迫切需要解决的问题是接头力学性能的优化问题,冲压连接接头力学性... 详细信息

随着轻量化设计的提出,越来越多轻质材料被广泛使用,这类材料通常难于焊接,但是依靠材料自身塑性并结合适当的冲压连接工艺可形成牢固的机械连接接头。当前冲压连接工艺迫切需要解决的问题是接头力学性能的优化问题,冲压连接接头力学性能优化的实质是寻找一组合理的模具参数使得接头强度最大,由于参数之间的组合较为复杂,并且存在交互作用,工艺优化问题一直未能很好解决。因此,提出一套具有普适性的优化理论和开发一套自适应优化系统具有十分深远的意义。为了实现这一目标,论文以多种冲压连接工艺为研究对象,结合理论力学、数值仿真、智能优化以及多学科软件协同仿真技术开展如下工作:(1)根据理论力学导出各类接头的横向、纵向强度计算公式,并分析公式的规律,建立冲压连接工艺接头强度得优化模型。此外,为了获得接头特征参数,论文建立了接头特征参数自动提取算法。(2)利用遗传算法求解优化模型。采用实时、动态、多学科软件协同仿真的策略构建设计指标与设计变量之间的响应关系(适应度计算),舍弃实验设计与响应面回归获得响应关系的方法,保障了精度。为方便使用开发了GUI界面,通过GUI可视化操作很容易实现自动寻优过程。(3)板厚度为0.8mm-0.8mm、0.8mm-1.2mm、1.2mm-0.8mm、1.2mm-1.2mm的板料被用于研究多种冲压连接工艺优化过程,得到如下规律:1)对于传统无铆工艺,凹模凹槽的存在使连接接头力学性能更优,并且最优凹模凹槽轮廓应当与板料轮廓接触。基于贝塞尔曲线的四种初始形状优化结果表明,传统无铆工艺的凹模右下角凹槽形状应该为圆弧形。在实际使用中若对接头强度没有极高要求则凹槽可不与板料轮廓接触从而简化凹模结构。2)对比不同工艺的不同板厚组合的接头强度演变曲线可知,在一定范围内板厚之和越大接头强度越高,板厚之和相等时,传统无铆工艺上板厚度越大接头强度越高,平底带孔无铆工艺上板厚度越小接头强度越高,平底无铆工艺对上下板厚的分布不敏感。3)优化结果表明,自适应优化系统具有优良的性能和很大程度的智能,系统能根据适者生存、优胜劣汰的规则进化连接工艺,最终获得全局最优连接工艺和接头形状。

关键词：冲压连接遗传算法贝塞尔曲线多学科联合优化自适应优化

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冲压连接的成形过程及其结合强度的分析

冲压连接的成形过程及其结合强度的分析

作者：张文城重庆大学

学位级别：硕士

冲压连接是一种新的板料连接方式，它利用金属的塑性变形使钣金件相互连接，可用于钢板、铝板以及新材料、异种材质板料间的连接。但目前该技术被国外公司垄断，尚无公开的相对完整和成熟的冲压连接理论、技术体系。影响冲压连接点... 详细信息

冲压连接是一种新的板料连接方式，它利用金属的塑性变形使钣金件相互连接，可用于钢板、铝板以及新材料、异种材质板料间的连接。但目前该技术被国外公司垄断，尚无公开的相对完整和成熟的冲压连接理论、技术体系。影响冲压连接点强度的因素较多。本文建立了冲压连接成形过程数值仿真模型，分析了不同凸、凹模几何形状参数及下压量对连接点颈部厚度、互锁值、成形力大小以及金属流动情况的影响，在此基础上确定出优化的连接铝板和铜板的模具参数。在所建立的拉伸实验仿真模型基础上，分析了边界条件设置对模拟结果的影响，并对连接点的抗拉强度进行了预测，将预测值与实验值对比。结果表明，拉伸过程仿真模型能够较准确地反映出连接点的剥离过程，预测连接点的抗拉强度。探讨了三层板料的冲压连接问题。三层板的连接比两层板料困难很多，容易出现最上层板料颈部断裂和中下层板料无互锁的情况;将三维和二维仿真模型的结果进行了对比，发现两者均能够较好地反映出连接点成形后的截面几何形状，但三维模型的载荷位移曲线与实验更接近。针对冲压连接建立了从成形过程分析到强度预测的一套完整模拟仿真解决方案，可以为冲压连接的工艺制定提供一定的指导。

关键词：冲压连接板料机械变形连接有限元

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板料冲压连接成形机理及成形力分析

锻压技术 2014年第8期39卷 14-18页

作者：郭红星西安航空职业技术学院航空制造工程学院陕西西安710089

以有限元分析软件Deform-2D为平台,建立了板料冲压连接有限元模型,对板料冲压连接成形过程进行了分析研究。结果表明:在板料冲压成形过程中,S形颈部主要是由于板料的流动速度不一致而形成的;成形过程可以分为准备压入阶段、前期成形阶... 详细信息

以有限元分析软件Deform-2D为平台,建立了板料冲压连接有限元模型,对板料冲压连接成形过程进行了分析研究。结果表明:在板料冲压成形过程中,S形颈部主要是由于板料的流动速度不一致而形成的;成形过程可以分为准备压入阶段、前期成形阶段、凹模凹槽填充阶段、保压阶段4个阶段;成形过程中,冲压连接所需要的冲压力呈阶段性持续增加,压边力在成形开始阶段基本保持不变,在凹模凹槽填充阶段,压边力有所下降,保压阶段,压边力迅速增加。研究表明,连接点的抗拉强度和剪切强度分别为112和550 MPa,均符合连接强度要求。

关键词：冲压连接冲压力 S形颈部

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汽车板件冲压连接技术的有限元分析

汽车技术 2006年第10期 41-43页

作者：杨小宁佟铮代雄杰张复懿内蒙古工业大学

采用有限元分析软件ANSYS,基于弹塑性有限元理论建立有限元模型,对汽车板件冲压连接过程进行了模拟。研究了冲压连接模具参数和不同板厚组合方式对互锁值c和颈厚值n的影响规律,并给出了模具参数选用的一般范围及不等厚板的最佳组合方式... 详细信息

采用有限元分析软件ANSYS,基于弹塑性有限元理论建立有限元模型,对汽车板件冲压连接过程进行了模拟。研究了冲压连接模具参数和不同板厚组合方式对互锁值c和颈厚值n的影响规律,并给出了模具参数选用的一般范围及不等厚板的最佳组合方式。试验表明,模拟结果与试验结果吻合较好,证明了利用有限元模拟方法对冲压连接的连接效果进行预测是可行的。

关键词：汽车板件冲压连接有限元

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板件冲压连接技术研究

锻压技术 2011年第6期36卷 15-18,23页

作者：赵昊李智春江苏大学机械工程学院江苏镇江212013 昆山施耐特机械有限公司江苏昆山215337

为研究板件冲压连接技术中冲压力和模具几何参数对连接点质量的影响规律,结合实验与数值模拟综合分析了板料连接工艺中冲压力和模具形状尺寸对连接点的颈厚值、互锁量和X值的影响及材料流动规律。结果表明,冲压力的提高一定程度上增加... 详细信息

为研究板件冲压连接技术中冲压力和模具几何参数对连接点质量的影响规律,结合实验与数值模拟综合分析了板料连接工艺中冲压力和模具形状尺寸对连接点的颈厚值、互锁量和X值的影响及材料流动规律。结果表明,冲压力的提高一定程度上增加了连接点强度,凹模型腔深度对其影响更为显著,并证明实验与模拟的综合分析能够更为深入地掌握冲压连接技术的机理。

关键词：板件冲压连接数值模拟

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冲压连接接头拉剪强度的有限元分析

科学技术与工程 2011年第16期11卷 3801-3804,3811页

作者：钟毅雷永平林健尹兰礼北京工业大学材料科学与工程学院北京100124

针对冲压连接接头拉剪强度的数值模拟方法进行研究。对0.7 mm低碳钢+0.7 mm低碳钢以及1 mm低碳钢+1mm低碳钢板冲压连接接头的剪切拉伸过程建立有限元模型,采用数值模拟的方法分析冲压连接接头的拉剪强度及失效形式。并且通过试验过程验... 详细信息

针对冲压连接接头拉剪强度的数值模拟方法进行研究。对0.7 mm低碳钢+0.7 mm低碳钢以及1 mm低碳钢+1mm低碳钢板冲压连接接头的剪切拉伸过程建立有限元模型,采用数值模拟的方法分析冲压连接接头的拉剪强度及失效形式。并且通过试验过程验证有限元模拟结果的可靠性。在确定有限元模型可靠的情况下,分析了冲压连接接头处的网格尺寸以及冲压连接接头的嵌入值对冲压连接接头的影响。研究结果表明:有限元模拟结果与试验结果吻合良好;合适的网格尺寸能够在优化计算时间的同时得到可靠的计算结果;冲压连接接头的拉剪强度受上板嵌入值影响。

关键词：冲压连接拉剪强度有限元网格尺寸嵌入值