管材液压成形有限元模拟与分析_图文

1、 机械制造与研究丁祥军,等多气门设计对柴油机性能的影响要比发动机整机噪声高出(1015dB(A。发动机排气属高温(800一1000、高压294.2kPa392.3kP丑气体。排气过程一般分为两个阶段,即自由排气阶段和强制排气阶段。发动机废气从排气门高速冲出,沿着排气歧管进人消声器,最后从尾管排人大气,在这一过程中产生了宽频带的排气噪声。排气噪声包含了复杂的噪声成分:以单位时问内排气次数为基频的排气噪声、管道内气柱共振噪声、排气歧管处的气流吹气噪声、废气喷注和冲击噪声、气缸的亥姆霍兹共振噪声,卡门涡流噪声及排气系统内部的湍流噪声等。影响发动机排气噪声的主要因素有:气缸压力、排气门直径、发动机排量

2、及排气门开启特性等。对同一台发动机来说,发动机转速和负荷足影响其排气噪声的最主要因素。排气的脉动噪声是柴油机排气的主要噪声,排气的频率越低,其脉动性越岛,噪声也越大。柴油机采用多气门设计,可以大幅度提高排气频率和牧率,大大减低排气的脉动性(排气频率越高,脉动性越小,有效地减低噪声。另外,多气门设计还可以间接的增加排气门直径,对降低排气噪声也起到一定的作用。3结论多气门设计大大改善了进排气流通面积,进排气效率大幅提高。更省油、更环保,使柴油机噪卢降低,其经济性、动力性增强,应用前景将越来越广阔。参考文献1玉林柴油机集团有限公司阿站.【2中国内燃机世界网站.柴油机发电机组噪音控制26。7,1.3中

3、华机械网.工程机械用柴油机尾气控制现状与展辊20069.13,收稿日期:20070523tt44UnBu&t4.蛐u&EtB&tmBmJ4口ubt4m§mjx日uh44mt&t&muB4tm.nB(上接第65页2.3试验与模拟结果试验中,压力为64Mpa左右时,在模具凸起处的任一侧出现材料失稳现象,与模拟过程中压力为5I.2MPa时类似。蚓样可以得出管材明显的两个变形阶段.经测试得到:初始变形压力为32MPa,继续变形阶段压力为52.2 MPa。综合模拟分析所得到的数据列于表1。观察试验过程,得出管材成形过程与模拟过程蓬奉吻合,都有两个明显的变

4、形阶段。由表l可以看出:初始变形压力为试验值的75%,继续变形压力为试验值的78%。表l临界压力对比表综合分析试验与模拟结果,可以知道整个模拟成形过程与试验基本吻合,为该异形管液压成形设计提供了相关参数,提高了设计效率和设计品质。3结论文中以异形管的液压成形为例,充分利用有限元技术为管材的液压成形设计与工艺制定提供丁定性分析的依据,从而缩短了生产准备周期,提高了品质,降低了生产成本,对实际生产有着一定的指导与借鉴意义。同时68也进一步扩展丁该技术在管材液压成形方面的应用。参考文献1古薄,鄂太辛.等管材弯曲壁厚变形的有限元模拟与试验分析J.横具工业,2006,32(4:17五O.2古涛.鄂大辛.

5、等.管材弯曲成形的有限元模拟与试验分析J.锻压装备与铖造技术,2006,6(1:砸舶.3龚曙光,谢隹兰蕞于有限元分析的管板结构优化设计J】.机械设计与制造工程,2002,(6:49巧1.4陈书锋,陈祝林发展中的管件液压成形技术J.建筑机械,200I。(8:3508.5陈火红.Mam有限元实例分析教程M.北京:机械工业出版社.2002.6黄永茂.管材液压鼓胀成形之研究J,工程科技通讯,1975:39_42.7汪大年.金属埋性成形原理M.北京:机械工业出版杜.1982.8Da“d JB嗍nc舯d Emllb凸t址ha.0叫mi趾ti佃of d岫i哪dl钟lfo嘶uB_雌a n麒j啦e商eJ.J哪d

6、0f M址edd P睁o沁hnolo日.1995,55:2183.9hk口A,MaIlik H而惦de“埘n珊吣弛lr哪h3D Bll嘣咖tlg抽衄c,胁krd帅,|I盯l盯凼,NuM鼬RM帮.19盼1457-464收稿日期:20町一们一02htlP:zzHD.cIlill可mlrII丑l r时.衄Em缸l:zzHDch越n面叫巾血.r呲.曲机械制追与自动化 管材液压成形有限元模拟与分析作者:刘峰, 沈洪雷, LIU Feng, SHEN Hong-lei作者单位:常州工学院,机电工程学院,江苏,常州,213002刊名:机械制造与自动化英文刊名:MACHINE BUILDING & A

7、UTOMATION年,卷(期:2007,36(5被引用次数:0次参考文献(9条1.古涛.鄂大辛管材弯曲壁厚变形的有限元模拟与试验分析期刊论文-模具工业 2006(042.古涛.鄂大辛管材弯曲成形的有限元模拟与试验分析期刊论文-锻压装备与制造技术 2006(013.龚曙光.谢桂兰基于有限元分析的管板结构优化设计期刊论文-机械设计与制造工程 2002(064.陈书锋.陈祝林发展中的管件液压成形技术期刊论文-建筑机械 2001(085.陈火红Marc有限元实例分析教程 20026.黄永茂管材液压鼓胀成形之研究 19757.汪大年金属塑性成形原理 19828.David J Browne.Emilba

8、ttikha Optimization of aluminum sheet forming using a flexible eie 19959.Honecker A.Mattiosson K Finite element procedures for 3D sheet forming simulation 1989相似文献(10条1.期刊论文齐军.王小松.苑世剑.王仲仁.QI Jun.WANG Xiao-song.YUAN Shi-jian.Z.R.Wang管材液压成形技术的发展从前8届国际塑性加工会议看管材液压成形技术的发展-塑性工程学报2008,15(4文章回顾了前8届国际塑性加工会议论

9、文集中关于管材液压成形方面的文献,发现,早期的管材液压胀形技术内压较低,后来发展到可同时实现超高压和轴向补料;可成形零件的轴线由直线变为二维或三维空间曲线,种类大幅增加;适用于内高压成形的材料也由铝、铜、低碳钢等增加了不锈钢、铝合金、镁合金;同时热态内压成形技术也蓬勃发展起来.2.会议论文陈奉军.杨连发阶梯型脉动液压成形时管材的成形性能分析2008加载方式对液压成形时的管材的成形性能有极大的影响。通过对阶梯型脉动加载方式下管材液压成形过程的有限元数值模拟,对成形管件的截面壁厚分布规律、模具填充性、变形均匀性、成形可靠性四个成形指标进行了分析和对比,探讨了两个重要的加载参数内压力增幅p和时间增幅

10、t对管材成形性能的影响规律,基于分析结果提出了一个评价管材液压成形性能的新指数f.研究结果表明,所提出的新评价指标f能较简便地反映出管材液压成形时的模具填充性、变形均匀性及成形可靠性等综合成形性能;内压力增幅p和时间增幅t对上述四个成形指标均有不同程度的影响;内压力增幅p和时间增幅t越小,即管材成形时内压力的脉动次数越多时,则管材的综合成形性能越好;合理地选定时间增幅t将有助于提高管材的成形性能。3.期刊论文韩英淳.于多年.马若丁汽车轻量化中的管材液压成形技术-汽车工程2003,""(z1管材液压成形技术近来获得了广泛的应用.汽车结构轻量化是其重要的应用领域之一.本文对管材

11、液压成形的原理、分类及液压成形过程中产生的塑性失稳等进行了综述,并介绍了典型汽车零部件采用液压成形的工艺过程和液压成形技术的最新进展.4.期刊论文韩英淳.于多年.马若丁汽车轻量化中的管材液压成形技术-汽车工艺与材料2003,""(8管材液压成形技术近来获得了广泛的应用.汽车结构轻量化是其重要的应用领域之一.对管材液压成形的原理、分类及液压成形过程中产生的塑性失稳等进行了综述,并介绍了典型汽车零部件采用液压成形的工艺过程和液压成形技术的最新进展.5.学位论文姚丹建筑用管材制造新设备新工艺圆管液压成形数值模拟及实验研究2007现如今在建筑工程应用中对各种异形截面管件要求越来越多

12、,不但需要更加复杂的结构,而且需要更加稳定的质量以保证日后这些管材工作性能。目前国内建筑工程用异形截面管件生产过程大多是先冲压再焊接,这样,不仅时间长、费用高,而且难以保证零件的质量。管件液压成形技术是生产空心轻体件的先进生产技术,其原理是在密封管件内部施加高压从而将管件按照指定的模具胀形成所需要的形状。该技术具有通用性强、成本低、成形精度高及成品表面质量好等特点,它最大的优点就是可以提高管材成形极限,适用于形状复杂、大批量的异型截面管材零件的加工,如将该技术应用到建筑工程异型截面管材制造上来无疑可以改善目前建筑用异型截面管件的生产现状。本论文在综合查阅消化吸收大量国内外技术资料的基础上,对圆

13、管液压成形过程进行了研究。由于其成形过程中金属的变形行为非常复杂,理论分析困难,因此本文使用有限元模拟仿真软件ANSYS/LSDYNA对圆管液压成形过程进行了研究。由于采用该工艺的生产设备成本高,模具费用多,针对这种情况,本文率先提出了建筑工程用管件的液压成形新工艺,在此基础上设计了一种结构简单、性能可靠、经济实用的圆管液压成形设备,并将该设备投入使用于圆管液压成形实验中。本文首先介绍了国内外液压成形技术的应用情况和研究进展,以及液压成形技术的工作原理及其分类,指出了建筑工程中液压成形技术应用的重要意义和应用前景。其次,介绍了本题实验用到的实验设备及其设计思路,并对实验相关参数进行计算。为指导

14、实验顺利进行,利用数值模拟ANSYS/LSDYNA软件对圆管液压成形过程进行模拟,研究了圆管液压成形的变形过程:分别以不同压力、不同轴向给进量及不同摩擦系数等成形条件对圆管的液压成形过程进行模拟,分析圆管过程中起皱、破裂等情况,并根据模拟数据得出圆管液压成形工作区域分布图。最后,在实验部分将真实实验结果与模拟结果进行对比,验证了ANSYS/LS-DYNA软件对管材液压成形过程模拟的可靠性,并结合加载路径对实验中出现的各种失效结果进行分析。研究表明:在液压成形过程中适当的提高变形速率,有缓解该处过度减薄的作用:适当减小摩擦力,对液压成形实验是十分有利的;为避免管件液成形过程中的折皱失效,在管件胀

15、形成形前期应避免因轴向力过大而引起的有害折皱;为保证轴向压力不产生失效折皱的前提下,适当增加轴向压力可以增大最大成形半径;本文提出的圆管液压成形新工艺及设备经过实验证明其能够很好的满足实验要求。本文实现了液压成形工艺的有限元数值模拟,研究了工艺参数对液压成形过程的影响,为解决实际问题提供一种途径和理论参考;目前液压成形技的分析方法和得出的结论,为今后该项技术在建筑工程领域中的进一步研究及推广应用提供了参考。6.会议论文韩英淳.于多年.马若丁汽车轻量化中的管材液压成形技术2003管材液压成形技术近来获得了广泛的应用.汽车结构轻量化是其重要的应用领域之一.本文对管材液压成形的原理、分类及液压成形过

16、程中产生的塑性失稳等进行了综述,并介绍了典型汽车零部件采用液压成形的工艺过程和液压成形技术的最新进展.7.期刊论文陈奉军.杨连发.毛献昌.CHEN Fengjun.YANG Lianfa.MAO Xianchang管材液压成形中胀形区摩擦系数测量方法-现代机械2008,""(5摩擦对管材液压成形有重要的影响,因而对摩擦系数测量方法的研究具有重要意义.简述了近年来管材液压成形中胀形区摩擦系数的测量方法,对比分析了它们的优点与不足.基于管材径压胀形原理,提出了一种测量胀形区摩擦系数的新方法,并设计和制造了相应的测量装置.本测试装置具有简单、直观、易于实现等优点.8.期刊论文周堃

17、敏.胡少刚.赵澄华.ZHOU Kun-min.HU Shao-gang.ZHAO Cheng-hua面向管材的异型截面液压成形技术的研究-液压与气动2007,""(5液压成形技术是液压传动与材料成形相结合的一门新技术,该技术综合了液压传动与材料成形技术的独特优点,具有宽广的发展前景.文章论述了管材异型截面液压成形的原理,成形特征分析和成形设备设计要点,旨在推动液压成形技术的发展.9.期刊论文章志兵.李赳华.柳玉起.杜亭.Zhang Zhibing.Li Jiuhua.Liu Yuqi.Du Ting管材液压成形中的数值模拟方法-中国机械工程2008,19(16根据动力显式增

18、量有限元方法和BT壳单元提出了液压胀形模拟算法.该算法充分考虑了管材胀形时的液体压力加载曲线、管材外壁与模具的润滑情况、轴向进给、径向进给等实际工艺条件对管材成形性的影响,能够预测零件成形过程中的开裂、起皱等缺陷,从而优化成形工艺参数,提高零件的成形工艺性.算法具有通用性,能够模拟轴线为直线、曲线以及带径向侧冲头的各种复杂管材的成形.将算法集成到FASTAMP软件中,通过模拟三台阶轴的液压胀形,并与实验数据比较,验证了算法的准确性与实用性.10.学位论文李泷杲金属薄壁管液压成形应用基础研究2007管材液压成形技术(Tube Hydroforming,THF是一种生产复杂整体中空薄壁结构件的先进

19、塑性成形技术,具有成形高精度、制造柔性化、节省能源、降低材料消耗、节约成本等特点,有着广泛的应用前景与发展潜力。本文采用理论分析和试验研究相结合的研究方法,针对薄壁管液压成形技术中的几个关键问题展开基础性研究。研究内容主要集中在6个方面:(1为准确评价管材成形性能,针对管液压成形特点,研发了新的管材性能测试装置,用于获取评定管材液压成形性能所需的基本数据:胀形高度-胀形内压曲线(PH曲线。与现有专用测试设备相比,该装置采用管端固定的自由胀形工作方式,测试简单、操作方便,能够准确地反映管液压成形中材料在双拉状态下成形性能。(2为获得较为准确的管材成形性能参数,以自主研发的性能测试装置为基础,建立

20、了新的管材成形性能解析模型。该模型基于塑性理论、平面应力假设和静力平衡方程,并在求解中引入了管件胀形轮廓函数-二次轮廓假设。通过对铝合金LF21M和不锈钢304L的测试和解析计算,并结合有限元模拟分析,表明该模型求解简单方便,有着较高的求解精度。(3为高效准确地获得材料性能参数,提出了新的管材成形性能求解方案-自适应有限元逆向求解方法。通过分析材料参数对THB测试中PH曲线形状的影响,构建出材料参数修正准则。通过构建外围控制程序,实时监控模拟过程,以解析结果为初始值,依据修正准则对其进行调整,直至获得准确结果。试验和有限元模拟验证表明该方法相对于单纯的解析法和有限元逆算法,有着其明显的优势。(4为优化THB试验,提高材料性能求解精度,构建了新的胀形压力解析模型,并以此为分析基础,全面分析了液压胀形过程中