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塑性工程学报 2023年第4期30卷 137-145页

作者：董文正黄巾珊林启权王镇柱王凯湘潭大学机械工程与力学学院湖南湘潭411105

为研究非连续性结构对弯曲回弹的影响规律,以DP980高强钢板为研究对象,开展了不同非连续性结构板材弯曲过程的有限元数值模拟,分析了不同凹槽厚度、宽度以及位置对弯曲回弹的影响规律,并进行了U型弯曲试验验证。结果表明:合理的非连续... 详细信息

为研究非连续性结构对弯曲回弹的影响规律,以DP980高强钢板为研究对象,开展了不同非连续性结构板材弯曲过程的有限元数值模拟,分析了不同凹槽厚度、宽度以及位置对弯曲回弹的影响规律,并进行了U型弯曲试验验证。结果表明:合理的非连续性结构可以减少弯曲成形件的回弹;U型弯曲回弹角随着凹槽厚度的增加逐渐增大,随着凹槽宽度的增加逐渐减小;在相同的凹槽厚度和宽度下,凹槽位置设在凸模圆角处时,回弹角比凹槽位置设在凹模圆角处时大。实验与数值模拟结果变化趋势基本一致。

关键词： DP980高强钢非连续性结构回弹角弯曲成形有限元数值模拟

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温度和非连续性结构对DP980高强钢板弯曲回弹的影响

温度和非连续性结构对DP980高强钢板弯曲回弹的影响

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作者：黄巾珊湘潭大学

学位级别：硕士

近年来,由于节能、环保、安全的需要,汽车轻量化已经成为汽车工业的主要发展方向。汽车用高强度钢板特别是先进高强度钢板具有高强度、适当的延展性、良好的成形性、以及非常好的断裂韧性等优异的性能,适合制造各种车身零件,在汽车工业... 详细信息

近年来,由于节能、环保、安全的需要,汽车轻量化已经成为汽车工业的主要发展方向。汽车用高强度钢板特别是先进高强度钢板具有高强度、适当的延展性、良好的成形性、以及非常好的断裂韧性等优异的性能,适合制造各种车身零件,在汽车工业中得到广泛的应用。但高强度钢板在室温下塑性成形能力较差,冷冲压工艺制作的零件易产生回弹等问题,使零件无法满足产品装配的要求。因此如何减小冲压成形过程中的回弹行为,成为汽车制造领域迫切需要解决的问题。本文以DP980高强度钢板为研究对象,采用ABAQUS有限元模拟,以U型弯曲实验为例,分析其在不同温度条件下板材回弹情况,讨论了在不同凹槽结构和工艺孔方向的板材对回弹的影响结果。主要研究工作和结论如下:(1)基于DP980高强度钢单轴温热拉伸实验,探究DP980高强度钢在不同成形温度、轧制方向下的流变行为,结果表明,流动应力与成形温度呈负相关关系,其中25℃-300℃时DP980高强度钢板的流变应力对温度敏感性较弱,当温度超过300℃时流变应力明显降低。随着成形温度的升高,DP980高强度钢材料的弹性模量和屈服强度显著降低,且在同一温度条件下,90°方向时屈服强度的数值最大,45°方向时数值最小。(2)通过有限元软件,建立U型弯曲热冲压数值模拟,分析了温热冲压条件下DP980高强度板材的回弹行为。研究发现温度可以有效降低回弹,板料回弹量对初始温度具有敏感性,随温度的升高而降低,当温度达到400℃时,弯曲回弹角达到最小。(3)对非连续性结构的板材在室温下的弯曲过程进行有限元数值模拟,分析讨论凹槽厚度、宽度、位置以及工艺孔方向对弯曲回弹的影响规律,并进行了U型弯曲实验验证。研究结果表明:非连续性凹槽板料可以减小弯曲成形件的回弹,U型弯曲回弹随着凹槽厚度的增加逐渐增大,随着凹槽宽度的增加逐渐减小,在相同的凹槽厚度和宽度下,凹槽位置设在凸模圆角处时,回弹角比凹槽位置设在凹模圆角处的要大。工艺孔方向不同时,板料回弹结果也不同,表现为工艺孔方向为45°时,回弹角最小,0°方向时,回弹角最大。此外,与室温下普通的板材相比,有凹槽和工艺孔的板材回弹量更小,说明非连续性结构的板材能有效控制高强度钢板的回弹。

关键词： DP980高强度钢回弹数值模拟弯曲成形非连续性结构

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基于MEMS技术的单刀双掷开关与可重构天线阵列的研究

基于MEMS技术的单刀双掷开关与可重构天线阵列的研究

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作者：肖哲北京邮电大学

学位级别：硕士

射频微机电(Radio Frequency Micro-electromechanical Systems,RF MEMS)开关具有尺寸小,重量轻,对加速度不敏感,在微波频率下无直流损耗,并具有高隔离度和低插入损耗等优点,广泛应用于射频系统中。方向图可重构天线可通过改变天线表面... 详细信息

射频微机电(Radio Frequency Micro-electromechanical Systems,RF MEMS)开关具有尺寸小,重量轻,对加速度不敏感,在微波频率下无直流损耗,并具有高隔离度和低插入损耗等优点,广泛应用于射频系统中。方向图可重构天线可通过改变天线表面电流分布,从而可改变波束辐射方向,实现方向图可重构。在方向图可重构天线中,频率与极化方式应保持稳定不变。将方向图可重构天线运用于天线阵列时,可以通过改变单元的波束方向,使不同单元的波束方向都集中于某个方向而提供更高的阵列增益。本文围绕设计出高性能的MEMS单刀双掷开关并将其应用于方向图可重构天线阵列,针对电容式单刀双掷开关的设计难题,提出了一种新型具有双层电极结构的单刀双掷开关,并将其应用于方向图可重构天线阵列中,仿真和测试结果表明,本文设计的单刀双掷开关的隔离度小于-35dB,插入损耗大于-ldB,达到了优异的性能,可重构天线阵列的扫描角度有±16°的偏转,验证了模型与设计方法的正确性。本文主要研究成果与创新如下。第一,针对如何设计出独有独立电极的MEMS单刀单掷开关的难题,设计出具有特殊叠放电极结构的高性能MEMS开关并进行理论分析。对于本课题研究的电容式MEMS开关而言,叠放电极结构会对原有结构的电路模型造成影响。对于这种特殊结构的高性能的MEMS单刀单掷开关的建模和计算至关重要,本文在原有的模型基础上提出了一种计算方法,解决了这种具有独立电极结构MEMS开关的设计难题,为以后的SPDT设计打下了基础。同时,硅基共面波导上设计MEMS开关的过程中,为了达到预定的电磁电路性能,需要在MEMS开关锚区附近的共面波导地上开槽,形成非连续性结构。非连续性结构的存在,必会对流过信号线的信号造成影响,为了准确设计非连续性结构,这些参数的计算是首要要解决的问题。通过使用保角变换如本文所使用的幂变换以及施瓦茨变化等方法,结合第一类与第二类椭圆积分,解决非连续性地共面波导参数的计算问题。第二,针对如何能使电容式开关在具有独立电极的情况下实现一通一断的功能,设计出具有公共地结构的MEMS单刀双掷开关并进行分析与仿真。现有的射频MEMS单刀双掷开关并联技术是直接在共面波导信号线处并联单刀单掷开关,为了使开关梁下拉,要通过对开关梁加直流驱动电压,由于共面波导结构的限制,此时会导致公共地处电势不等,需要额外搭建空气桥来控制各处的公共地形成等势面,使得开关结构复杂。具有独立电极结构的并联式开关虽然可以对电极加电,不会引起公共地处电势不等的问题,但是由于在Ka波段共面波导的沟道结构很窄,使得容纳的独立电极大小受限制,从而会导致产生的静电力变小而无法使开关梁弯曲下拉。本方法拟设计出具有共地结构的共面波导,相比于传统方法(在CPW信号线上直接并联MEMS单刀单掷开关),该方法所设计的SPDT开关公共地部分连接在一起构成等势面,不需要连接空气桥,信号线与开关梁直接接在在一起。最后,设计出一款具有扫描功能的方向图可重构天线阵列,通过MEMS单刀双掷开关控制能够达到方向图扫描范围在±16°左右,实现可重构功能,进行仿真,测试并验证实验结果。

关键词：射频微机电非连续性结构单刀双掷开关方向图可重构天线阵列

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