关键词：门框上条;;拉弯;;回弹;;有限元分析;;截面变形;;评价方法
摘 要：拉弯成形技术具有残余应力少,可以加工变曲率弯曲零件的优点。使用该技术制造的拉弯零件一般具有中空薄壁、强度高、纵向尺寸长、弯曲半径大和形状准确度要求高的特点,广泛应用于汽车、轨道车辆、航空航天等领域。汽车门框上条是变曲率的三维拉弯成形件,若门框上条设计不合理,拉弯成形过程中零件曲率较大处易发生严重变形,影响汽车门框密封性。为了在产品开发前预测门框上条拉弯截面变形情况,缩短开发周期,降低设计成本,本文首先运用材料非线性本构关系,探讨了一种基于简单试验联合仿真的材料本构方程参数优化识别方法,得到了汽车门框上条材料——冷轧低碳钢DC01的本构模型参数。并将优化识别得到的材料硬化曲线与数值拟合的材料硬化曲线进行了对比验证。运用动态显式有限元法和静态隐式有限元法等基本理论,基于ABAQUS软件建立了门框上条三维拉弯回弹分析模型。并对建模过程中的网格划分、单元选择、边界条件等关键步骤进行了探讨。为与实际拉弯情卸载况保持一致,考虑了拉弯卸载后门框上条的回弹情况,最终得到门框上条拉弯回弹截面变形仿真结果。通过对门框上条A进行拉弯试验,验证了所建立的门框上条三维拉弯回弹分析模型的正确性。分析了拉弯回弹仿真过程中各个工步的应力应变分布、型材长度方向和截面上的厚度变化情况,对拉弯成形过程中的材料流动规律和成形机理进行了探讨。针对多款门框上条设计方案择优选型问题,结合上述三维拉弯回弹分析模型,预测了6种设计方案的截面变形情况,并将加权均方误差引入型材拉弯截面变形评价方法,解决了门框上条B的6种设计方案择优选型问题。探讨了拉弯工艺参数(弯曲角度θ、型材首尾端高度差Δ_H、焊点直径D_(SP)、焊点间距I_(SP))对拉弯件截面变形的影响。并利用正交试验探究了上述四种因素对拉弯截面变形影响的显著性,其从大到小排列为:弯曲角度θ、型材首尾端高度差Δ_H、焊点直径D_(SP)、焊点间距I_(SP)。定量研究了影响截面变形的主要参数弯曲角度θ、型材首尾端高度差Δ_H与截面尺寸改变量之间的关系。综上,本文所建立的门框上条三维拉弯回弹分析模型和截面变形评价方法可以用于汽车门框上条的拉弯成形分析。
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