一、基于最小功原理的成形过程模拟技术研究（论文文献综述）
王春鸽[1]（2018）在《大型直缝焊管三辊连续矫直工艺研究》文中研究表明伴随全球范围内石油天然气开发向非常规油气资源的转移,偏远且日益恶劣的开发环境对管道建设提出了更高的要求。大型直缝埋弧焊（Longitudinally Submerged Arc Welding,LSAW）管以高质量的宽厚板为原料,辅以合理的成形工艺和焊接方法,特别适用于长途油气管运输以及在严寒地带或深海底辅设管道的要求。受成形设备、焊接热应力等因素的影响,矫直是大型直缝焊管生产中的一道必要工序。目前生产企业多采用“拉线定点、经验定力”的传统三点弯曲模压矫直方法。由于缺乏理论指导,传统矫直工艺的矫直精度较低,矫直效率难以保证。因此,市场需求亟需焊管企业进行技术革新,提高产品质量及生产效率,进而提高中国制造的品质。针对传统工艺矫直精度高度依赖于操作者经验的问题,本文首先基于小曲率平面弯曲弹复方程,提出了对称截面平面曲梁纯弯曲过弯矫直理论,指出了过弯矫直工艺的实质是基于过弯矫直理论的理论矫直弯矩的加载过程或理论矫直曲率的实现过程,并据此分析了现有三点多次模压矫直工艺和多点一次模压矫直工艺的矫直机理。针对模压矫直工艺均未实现理论矫直弯矩完整加载的问题,提出了大型直缝焊管三辊连续矫直新工艺,并根据管件环形截面特征,给出了基于初始曲率分布的平面挠曲管矫直所需的理论矫直弯矩分布计算公式,为新工艺的矫直载荷计算提了供理论指导。基于三辊连续矫直工艺特征及其装置特点,提出了基于激光位移传感器的挠度检测方法,并建立了基于局部挠度分布的整体挠度计算模型。对弯曲管件挠度在线检测和三坐标测量仪测量的实验研究表明,新型挠度检测方法获得的整体挠度误差小于3.50%,满足工程应用,且特别适用于长度超过10m的大型平面弯曲轴管件直线度的在线检测和离线检验。为了准确计算挠曲工件的直线度,建立了有约束条件的的分段曲线拟合算法,并确定其中间曲线段拟合多项式的最优阶次为10阶。为了通过矫直辊的孔型设计限制矫直过程中的截面变形,提高理论矫直弯矩的预测精度,对薄壁管矫直过程中的截面畸变进行了研究,建立了曲梁弹塑性弯曲过程中的截面畸变预测模型,并对不同初始曲率大小和不同相对厚度的管件进行了四点弯曲工艺的数值模拟和物理实验,验证了预测模型的可靠性和适用性。依据截面畸变预测模型,确定矫直辊型宜遵循等径孔型设计原则,即矫直辊孔型应该等于或略大于待矫管件的外径。针对企业生产的直线度超标的大型直缝焊管实例,建立了四种曲率计算模型,分析了辊型和跨距的确定原则。并基于数值模拟技术,建立了压弯模型和辊压模型,通过矫后管件的直线度和截面椭圆度分析,验证了等径孔型辊型设计原则的可靠性,给出了跨距估计的经验公式,并确定了低阶简单拟合曲率计算模型和局部均化曲率计算模型的合理性。焊管实例的有限元分析表明,采用合理的工艺参数,矫后管件的直线度可以控制在1.5‰以内,截面椭圆度控制在0.5%以内,均满足标准要求。最后,建立了大型直缝焊管三辊连续矫直实验系统,该系统包括机械系统、电液控制系统和检测装置三部分,可以同时实现挠度检测和连续矫直两个功能。通过多规格挠曲管件的连续矫直工艺的数值模拟和物理实验研究,确定低阶简单拟合曲率计算模型为最优初始曲率计算模型,并将实验挠曲管件的直线度修正到1.50‰以内,证明了新工艺的可行性和可靠性。据此,进一步建立了基于初始曲率分布的整体挠度控制策略,并开发了矫直工艺分析软件,为实现新工艺的智能化控制奠定了基础。
周玉婷[2]（2018）在《某飞机主起支撑接头锻件的锻造工艺分析及预成形优化设计》文中提出锻造成形是在工程领域应用较为广泛的金属压力加工方法,加工工艺具有高质量和高效率的优点。在锻造生产工艺设计中,预成形设计是其重要内容之一。应用预成形设计,可以改善坯料在模膛中的充填顺序,提高锻件内的变形均匀性及组织性能均匀性,从而有效控制和优化锻件质量。在大型铝合金航空模锻件的锻造生产过程中,常采用增加预成形的方法来获得高质量锻件。本文以某飞机主起支撑接头锻件为研究对象,对其传统锻造工艺方案进行了详细的分析和研究,提出并应用了以类等势场法和响应面优化算法结合的方法进行预成形的多目标优化设计,取得了较满意的结果。本文的主要研究工作如下:（1）本文利用有限元数值模拟技术,结合毛坯和锻件生产试验的理化性能检测结果,对某飞机主起支撑接头模锻件的传统锻造工艺方案进行了分析,分别讨论了制坯过程和一火成形过程对产品质量的影响。研究结果表明,十字镦拔的制坯工艺方法对于7050铝合金可控有效,可以消除初始大锭坯的铸态缺陷,获得均匀细小的再结晶组织,使坯料具有满意的组织性能和力学性能,确保坯料在后续锻造过程中具有良好的内部质量;对某飞机主起支撑接头锻件最终质量影响最为显着的是一火成形过程中材料在模膛内部的不均匀变形。材料的不均匀变形引起了锻件内部组织性能的不均匀,从而降低了锻件质量。（2）本文提出对某飞机主起支撑接头锻件应用类等势场法预成形设计。本文首先对该锻件建立了静电场模拟分析模型,获得了终锻件形状与初始坯料形状之间的静电场分布情况,通过分析电场等势面的分布规律,确定了以等势面电势值作为预锻坯设计变量的合理取值范围。然后,基于逆向造型技术,利用静电场模拟结果中包含特定等势面信息的网格单元的空间坐标数据拟合出了需要的高精度的预锻坯曲面轮廓,并完成了预锻坯的三维实体建模。（3）在实现了基于类等势场法的预成形设计的基础上,本文应用响应面优化算法对某飞机主起支撑接头锻件实施了预成形的多目标优化。其中,以等势面电势值、预锻件与理想锻件的体积比为设计变量,根据模具充填完整性和锻件内部变形均匀性构建了响应目标函数,获得了响应面二阶回归预测模型,得到了设计变量的优化取值范围,结合有限元数值模拟技术,最终确定了一组最优的预锻坯设计方案。
龙朋[3]（2017）在《汽轮机叶片毛坯数控径向锻造关键技术研究》文中研究说明随着制造技术自动化的发展趋势,汽轮机叶片毛坯的成形质量直接影响汽轮机叶片质量以及能量转换效率。国内的叶片毛坯成形技术主要依靠人工自由锻造及挤压镦头成形,成形质量具有较大的随机性,生产加工效率无法满足现在的企业需求,同时叶片毛坯的设计过程需耗费大量的人力与时间,增加了叶片生产周期及企业制造成本,所以亟需更加先进的设计技术和制造成形工艺运用到叶片毛坯的生产过程中。为此,本文着力于探究先进的叶片毛坯径向锻造成形工艺,开发出适用于叶片毛坯径锻成形的辅助工艺系统,提高叶片毛坯的成形质量以及生产效率,实现叶片毛坯从设计到锻造成形过程的规范化、自动化及系统化,基于此本文主要进行的研究工作如下:（1）以叶片常用材料0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢为研究对象,对其在9001200℃,应变速率在0.001s-110s-1范围内的热变形流变行为进行研究分析,基于Prasad塑性失稳判据以及动态材料模型（DMM）,绘制0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢的热变形能量耗散图和热加工图,揭示0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢在热变形条件下组织演变规律以及热变形机理,通过对热加工图的分析,获得失稳变形参数范围及最佳热变形参数范围,为0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢热加工工艺制定和优化提供理论依据。（2）基于热加工图分析得到的最佳热变形参数,借助Simufact.Forming锻造分析软件,建立汽轮机叶片毛坯四锤头径向锻造仿真模型,侧重分析了在工艺参数、锤头类型及结构参数不同情况下,叶片毛坯锻后的锻透性、尺寸精度、内部晶粒尺寸分布以及外观缺陷情况,借助数学评价手段处理仿真数据,通过比较分析不同锻造条件下的仿真结果,得到不同锻造工况下最佳的锻造工艺参数、锤头类型以及结构参数,给设计人员在锤头结构参数设计及选型和工艺参数确定方面提供参考。（3）通过对叶片毛坯设计技术的归纳总结,结合实际经验,构建了叶片毛坯自动化设计体系框架,将由叶片成品锻件到叶片毛坯设计及原始坯料确定的逆向设计过程以数学模型创建联系。同时,对径锻锤头进行分类,依据径锻锤头的设计准则及结构特点,将其设计过程做参数化处理。此外,根据径向锻机锻造过程的运动特性,以典型圆柱台阶式毛坯为例,对其径锻工艺成形过程进行了探究分析。（4）以叶片毛坯和径锻锤头设计及径锻成形工艺控制数学模型为基础,结合C#与UG/NXOpen二次开发技术,开发出基于参数驱动的叶片毛坯径向锻造工艺辅助系统,实现叶片毛坯及径锻锤头设计过程的参数化自动化,缩短叶片毛坯设计周期,提高毛坯的生产效率。同时,根据毛坯锻造工步图生成的工艺控制参数表,给径锻上位机控制软件编程提供方便。
王巧丽[4]（2015）在《基于电场法的锥形法兰环件轧制毛坯参数化设计与工艺研究》文中研究表明环件径-轴双向轧制工艺是通过径向和轴向轧辊进给,使得环件截面成形,直径扩大的无缝环件先进制造工艺。径-轴向环件轧制主要用于生产大型和超大型直径环件。与大型环件的传统生产工艺比,大型环件的径轴向轧制工艺具有生产效率高、生产成本低、环件产品质量精度高、节省材料和能量等特点,已经在航天航空、机械、冶金、火车、化工、能源等许多工业领域得到了广泛的应用。环件径-轴向轧制工艺已经出现近两百年,但由于其过程的复杂性,国内很多企业在环件轧制工艺设计时仍然大量采用试错方式,造成巨大的时间、人力和物力浪费。主要体现在:1)对于给定的环锻件,环件毛坯设计无据可依,需要反复试制来确定毛坯形状,开发周期长,效率低;2)环件轧制进给设计不当,轧制过程稳定性差,废品率高。尤其在异形截面环件轧制中,经常出现环件截面充型不足,环件直径过大,环件径向翘曲、折叠等缺陷。为解决环件径-轴向轧制工艺毛坯设计和进给设计问题,本文以一典型的锥形法兰环为研究对象,开展了如下工作:①讨论了基于电场法的材料预成形设计原理,首次将电场法应用于锥形法兰环毛坯定性设计,通过电场模拟中的等势线,定性获取了锥形法兰环毛坯截面形状。②将电场法获得的定性毛坯截面参数化,采用中心复合试验设计和有限元数值分析方法,获得了以截面填充率为目标,以毛坯截面尺寸为变量的响应面,确定了合理环件毛坯尺寸范围。③分析了锥形法兰环的截面填充规律、截面填充不满缺陷及原因,在响应面的基础上生成了环件毛坯截面填充缺陷分布图。分析了不同毛坯下轧制过程中轧制力和应变的变化情况,认为初始毛坯截面形状对轧制力和应变的变化规律没有明显的影响。④探讨了不同进给速度对环件截面填充、轧制力、环件变形均匀性和温度均匀性的影响,认为大的进给速度有利于环件截面充型、环件变形均匀性和温度均匀性的提高,但最大轧制力也会相应增加。⑤确定了该锥形法兰环的具体轧制工艺,包括毛坯尺寸和进给曲线,完成了环件轧制生产试制,从最终环件截面形状和微观组织验证了该轧制工艺设计的合理性和可行性。本文结合电场法和试验设计方法,对环件毛坯进行定性分析和定量计算,可以在较小的有限元计算成本前提下,较快地获得优化的毛坯尺寸,从而提高工艺开发的时间。该方法具有一定的普适性,可以推广到其他异形截面环件的毛坯设计中。
夏玉峰,田永生,杨建兵,陈邦华[5]（2015）在《电场法在7050铝合金锻件预制坯设计中的应用》文中研究说明以7050铝合金锻件为例,首先利用ANSYS软件得到等势线,即预制坯的形状,与压机速度、温度、摩擦因素一起作为参数变量,把成形载荷、填充率、晶粒尺寸作为目标函数,然后借助Matlab软件建立参数变量与目标函数之间的数学模型,并利用该软件中的优化模块对模型进行多目标优化,得到最佳参数组合,即摩擦系数0.2,压机速度9.8mm/s,坯料温度478℃以及等势线为0.425V时的预制坯形状.通过有限元模拟,证明了该方法的可行性,不仅得出了锻件的最佳参数组合,同时还很好地解决了锻件成形过程中易出现的缺陷,给复杂类锻件预制坯的合理设计提供了一种可行的方法.
陈邦华[6]（2014）在《基于电场法的锻件预成形设计和研究》文中研究表明预成形设计在锻造工艺设计中具有重要的意义。复杂锻件在成形时，往往很难一次性成形，需要进行多次的预成形，而且预锻件形状和终锻件形状关联性比较强，直接影响金属的流动，从而影响最终锻件的几何尺寸和成形质量。对于一个给定的锻件形状，其预锻件形状有无数种可能，而预成形设计就是从这些无数的形状中选择一条最优的形状。此外，不同的工艺参数和不同的预成形形状组合，得到的最终锻件质量也有很大不同。因此，如何实现预成形形状和工艺参数的最优组合是生产高质量产品的关键，也是模具设计的难点之一。目前国内外主要是运用基于经验和数值模拟技术进行结果验证的试错法，但基本思路仍与传统的试错法思路一样，只是验证的手段不同。为解决上述问题，本文在已有的研究成果上更为深入的探讨了电场法在预成形设计中的应用。电场法是利用静电场中带有不同电压的两个导体之间等势线分布类似于金属塑性变形过程的原理，能够模拟坯料与锻件之间的最小变形路径。本文进一步将该方法与数学模型、数值模拟方法相结合，应用到一些具体的成形工艺过程中，最终优化得到一组预锻件形状和工艺参数的最优组合，结果比较令人满意。对此本文主要进行了如下内容的研究：①基于相似原理证明电场法模拟金属材料成形过程的的可能性，给出了基于MATLAB自带的MBC（Model-Based Calibration）工具箱进行建模和优化的方法。并以某档位齿轮三维轴对称件为例，给出了基于电场法的锻件预成形设计一般方法。②以某轴对称的档位齿轮锻件为例，运用电场法对需要制坯、预锻和终锻三工序的模锻成形工艺进行预成形设计。首先运用电场模拟获得坯料与锻件之间的等势线分布，确定合适的等势线取值范围，然后以等势线电势值为局部变量，终锻时的压机速度、摩擦因数、锻件温度为全局变量，以锻造充填率和成形载荷为优化目标，利用有限元软件DEFORM进行数值模拟分析，基于MBC工具箱对其进行数学建模；运用优化工具箱CAGE（Calibration Generation）进行基于锻件填充率和成形载荷的两目标优化分析，最终得到了填充饱满，晶粒尺寸均匀细小，而且终锻力较小的齿轮锻件。③以某大飞机7050铝合金锻件为例，对需要制坯和终锻两工序的三维复杂锻件模锻成形进行了基于电场法的预制坯优化设计。与三维轴对称档位齿轮件类似，运用静电场模拟方法获得坯料和铝合金锻件之间的三维等势线分布，通过等势面的分布规律判断锻件成形过程中金属的流动情况，判断铝合金锻件锻造过程中可能出现的缺陷；采用交互式医学影像控制系统（简称Mimics）软件提取三维静电场的等势面；并根据锻件的特点，采用分段设计预制坯的方法，将锻件各段提取的等势线进行简化，通过三维建模得到需要的预制坯形状。基于静电场模拟结果，将等势面电势值作为局部变量，终锻的压机速度、摩擦因数、温度为全局变量，以锻造充填率、晶粒尺寸和成形载荷为优化目标。基于MATLAB工具箱MBC对大飞机铝合金锻件进行数学建模；利用优化工具箱CAGE进行基于锻件填充率、晶粒尺寸和成形载荷的三目标优化设计，最终确定预制坯形状和工艺参数的最优组合，得到填充完整，晶粒尺寸细小而且终锻力较小的终锻件。④对优化后的7050铝合金锻件预制坯进行终锻成形，并对相关场变量进行数值模拟分析，结果显示与传统预成形设计相比，采用优化后的预制坯，终锻后锻件的最大等效应变和等效应力减小，过渡比较明显且过渡区域比较大，变形更加均匀，晶粒尺寸更细小，材料的分配与流动更加合理，充填性能提高，终锻力降低，从而证明了基于电场法的预成形设计方法的可行性和结果的可靠性。
刘华伟[7]（2010）在《螺旋伞齿轮精锻成形研究》文中指出螺旋伞齿轮广泛应用于汽车、拖拉机、坦克等行走机械的驱动桥上,需求量很大,而目前仍采用传统的切削工艺进行加工,材料利用率低,产品质量欠佳,难以满足工业快速发展对齿轮高性能的要求。因此,为提高生产效率,改善产品质量,开发一种螺旋伞齿轮成形的新工艺是非常必要的。本文在螺旋伞齿轮开式模锻成形工艺的基础上,对螺旋伞齿轮精锻成形新工艺、无飞边精锻模具设计及成形工艺参数等问题进行了研究。新型精锻模具采用浮动凹模结构,生产的锻件无飞边,提高了材料的利用率。采用主应力和上限联合法及变形功法分别建立求解螺旋伞齿轮开式模锻和无飞边模锻锻压成形力的数学模型,并求得了锻压成形力。利用UG软件对模具工作部分进行三维造型,并运用数值模拟软件DEFORM-3D对螺旋伞齿轮无飞边精锻成形过程进行仿真。研究了成形过程中金属的流动规律及速度场、应变场、应力场、温度场在成形不同阶段的分布情况,并得到了载荷—行程曲线,其成形载荷与理论计算结果非常吻合。对成形工艺参数进行了优化,并利用工艺实验对其进行了验证。实验结果表明,在始锻温度为1150℃,压力机平均工作速度为200mm/s,润滑条件良好时,螺旋伞齿轮成形良好,齿形饱满,齿根部分过度平滑,无塌陷、折叠等缺陷,使用效果很好。模具结构紧凑,工作稳定可靠,使用寿命长。本文所用的锻模设计、计算机辅助设计、数值模拟等相关方法具有一定的通用性,可为其他齿轮类零件的锻造成形分析、模具设计提供参考。
邓小宾[8]（2010）在《锥齿轮冷摆辗精密成形规律和工艺参数优化设计》文中研究说明作为相交轴之间运动和动力的基础传动元件,锥齿轮具有传动平稳、承载能力高、噪音低等特点,因此在航空、航天、汽车、机械、船舶、化工等众多领域得到广泛应用。锥齿轮冷摆辗精密成形工艺是一种先进的齿轮塑性加工技术,具有材料利用率高、生产率高、生产成本低、成形精度高、齿轮性能好等诸多优点。但同时锥齿轮冷摆辗成形也是一个具有几何非线性、材料非线性、边界非线性等多重非线性、多因素耦合作用下的复杂金属成形技术,因此单纯采用解析和实验方法对其进行研究存在明显的局限性,如很难获得金属流动规律和内部场量的分布及变化历史,并且实验费用昂贵且耗时。因此,有限元数值模拟方法就成为深入研究该复杂工艺的最佳手段。本文首先通过金属室温拉伸试验测定了常见齿轮材料——20CrMnTi钢常温下的基本力学性能参数,并拟合得到其真实应力-应变本构方程；基于上述精确的材料参数及材料模型,首次在DEFORM-2D中建立了20CrMnTi钢的圆环压缩刚塑性有限元模型,获得了对应的摩擦系数与摩擦因子理论标定曲线。通过对比分析理论标定曲线与圆环压缩试验结果,从而测定出不同润滑剂条件下20CrMnTi钢在体积成形时的摩擦边界（摩擦系数和摩擦因子）。试验结果为建立精确的锥齿轮冷摆辗三维有限元模拟模型提供了可靠的材料与摩擦边界依据。本文基于直齿锥齿轮和螺旋锥齿轮三维实体几何模型、三维塑性变形有限元力学模型,通过解决材料模型、网格划分、边界条件等关键建模技术,以DEFORM-3D为平台建立了精确的锥齿轮冷摆辗成形三维刚塑性有限元模拟模型。基于该有限元模型研究了直齿锥齿轮和螺旋锥齿轮冷摆辗成形过程中毛坯的变形规律,金属的流动规律,成形载荷的变化规律及等效应变的分布规律。由于锥齿轮冷摆辗成形是一个多因素耦合作用的复杂金属成形新技术,各种成形工艺参数的影响作用尚不清楚。因此本文进一步探究了下模进给速度、上模转速、上模倾角、摩擦因子、毛坯尺寸等工艺参数对锥齿轮冷摆辗成形中力能参数、金属流动和锻件损伤因子值分布的影响规律,从而揭示了锥齿轮冷摆辗精密成形机制和规律,为锥齿轮冷摆辗精密成形提供了理论和技术依据。
傅立军[9]（2010）在《板管成形的快速有限元模拟研究》文中研究说明板管成形在材料加工中占有相当大的比重,广泛应用于汽车、航空、航天、船舶、电机电器等领域,尤其是型材弯曲和管材胀形,顺应轻量化、降低能耗和成本的需要,在零部件生产中扮演着重要的角色。在这些成形过程的数值模拟研究中,增量分析和一步及多步模拟互补长短,相辅相成。增量法能反映加载历史、处理坯料与模具间的接触,可以比较全面的考虑板料成形中的各类影响因素,是可以对板管成形过程进行精确计算的方法,相对比较成熟。而一步和多步法则主要致力于对成形过程的快速模拟,可以在设计方案还比较模糊,没有工模具信息,或者是只有初步设计的时候,考察产品的成形质量,优化板坯,使用起来也非常容易。目前一步和多步法的研究主要是针对初始构形为平面的板料成形。本文的研究目标则是建立一个应用范围更广、可计算一般的板管成形、可考虑弯曲效应的一步和多步正反向快速模拟系统OMSTEP。本文的主要研究内容和成果如下:通常针对板料成形问题的一步和多步法在考虑弯曲效应时,将公式局限于初始构形为平面的一步反向计算,若将该公式应用于一般的板管成形过程,则会引入转动自由度,增加计算规模,并使一步和多步法的处理相对复杂。为此,本文引入BST壳单元描述变形。该单元没有转动自由度,膜变形的计算与传统一步法所使用的膜单元完全等价,曲率计算不限于初始构形是否为平面的条件,也不局限于反算,同时能够保持一步法公式的简洁性和计算效率。基于极值功原理,将全量本构关系应用于一步法,将由标量预测-回归映射方法得到的本构关系应用于多步法,推导建立了一种适用于一般板管成形的正反向快速模拟公式。现有的各类初始猜测值生成方法都是针对板料成形问题的,其中的几何方法难以通用,其中基于计算机图形学理论的参数化方法也要求预先完成边界节点的映射后才能使用。因此,本文首先借助边界调整法将板料的边界映射到平面上,保持板料边界的形状特征,再将其与参数化方法结合,实现通用的板料初始猜测值生成方法。为型材弯曲和管材胀形提供合适的初始解,则是个新的课题,本文提出了两种方法,一种是简单有效的几何方法,通过展开型材和管材的扫掠线来实现网格映射,效率比较高,但没有很好的通用性;另一种是将参数化方法由平面拓展到圆柱坐标系中,将工件节点映射到截面形状复杂的型材表面,或者半径尺寸任意的圆柱面上,这种方法高效、通用。此外,还给出了一种思路简单的中间构形初始解生成方法,该方法与参数化方法结合,可高效地得到较精确的中间构形初始猜测值。接触的处理是一步和多步法中的关键技术,对外力的施加、计算的收敛性和准确性有着重要的影响。但传统的滑动约束算法主要是针对板料的,无法适用于型材和管材。为此,本文提出了接触滑动约束算法。该算法通过接触搜索找到与工件节点最近的滑动约束面单元,通过罚函数法的方式引入法向刚度,由弹簧单元模拟所受到的工模具摩擦,保持节点只在滑动约束面（可以是截面形状封闭的复杂曲面）上运动,从而将滑动约束方法应用于型材和管材成形。此外,为了能够直观考察脱离接触面的缺陷,如起皱、截面的畸变等,本文对多步正向计算中的实际接触状态的模拟进行了一些尝试,引入LS-DYNA中的方法进行全局搜索,采用高效的内外侧算法进行局部搜索找到接触对,使用罚函数法计算实际的接触力,考察了规则化摩擦模型,并针对大穿透量问题,做了些设置,通过选取合适的参数使接触计算稳定。对板料成形过程进行了一步和多步正反向模拟计算,检验了OMSTEP系统求解板料成形问题的可行性。其中一步反算高效易用,多步模拟则可以获得更接近实际状况的结果。算例表明采用滑动约束计算更容易收敛,而采用罚函数法处理接触,可以观察到脱离接触面而产生的成形缺陷。将一步和多步正反向模拟推广应用于一般的管材和型材成形过程。进行了矩形管3点弯曲试验和复杂截面异型材的拉弯实验。通过矩形管弯曲试验模拟考察截面畸变问题,通过复杂截面异型材的拉弯实验模拟考察型材的壁厚变化和回弹情况。一步模拟所得到的截面畸变、壁厚变化结果与增量分析及实验结果非常接近。多步模拟由于中间构形的引入,计算结果较一步法有所改进,可以捕捉到更为细微的变化趋势,基于多步模拟结果的回弹计算也比基于一步模拟结果的回弹更接近实验结果。在对复杂截面异型材的模拟中,采用滑动约束,避免填充物与型材间的接触处理。在胀形计算中,实现了一步正反向计算的结合,通过反算为正算提供优化的管坯,而多步法也自然地与多工步的胀形过程相匹配。
董万鹏[10]（2009）在《水轮机转轮叶片预成形设计与有限元分析》文中提出转轮叶片是水力发电机组中的核心部件,形状复杂,尺寸厚薄不均,制造难度大。从产品设计、工艺规划到生产试制等多个环节中都存在着技术瓶颈,传统的工艺设计方法具有盲目性和试验周期长等缺点。本文基于数值模拟的方法,系统研究了转轮叶片热模压成形过程,提出了新的设计思路和方法,完成了水轮机转轮叶片的预成形工艺设计,建立了成形过程的有限元分析模型与多目标优化模型,并将计算结果、优化结果与工厂试制结果进行了对比分析与验证。本文取得的主要研究成果如下:针对X型转轮叶片的参数化CAD模型,基于合模状态下的共同坐标,提出了新的水平基准的定位方式:以叶片工作面的进水边与下环交点为原点,出水边与上冠交点为X轴线点作为参考定位。针对热模压模具,建立了模具向冷却水传递热流的数学模型,求解了冷却水流速度。为使整个成形过程中的模具温度不低于300℃,冷却水流速应不低于970 mm/s。将基于理想变形理论的一步模拟法和基于相似原理的类等势场法相结合,提出了一种复合的预成形设计新方法。以一步模拟法反向计算外形轮廓尺寸,以类等势场法正向计算特征截面厚度分布,建立了不等厚度变截面的叶片展开坯料模型。中面模型展开计算采用可以表征弯曲作用的薄膜/板壳混合单元,摒弃了传统木模图中关于特征截面的展开计算方法,提高了叶片预成形设计的精度与效率。为确保实际生产中压力中心的波动始终处于设定的公差范围之内,提出了一种基于刚塑性有限元法,通过计算实时节点力获取不等厚度板坯模压成形过程中动态压力中心的新算法。在DEFORM 3D软件上二次开发实现了该算法,给出了用户坐标系下压力中心的变化规律,为压力中心的优化提供了必要的信息。基于金属材料热压缩试验结果,以分段函数的形式,建立了0Cr13Ni5Mo材料的高温流动应力模型。针对流动应力-应变曲线上升阶段和稳态阶段,分别采用了影响系数法和Arrhenius方程建立了应力关于变形温度、应变和应变速率的数学表达式。利用统计学的方法分析并验证了新材料模型的可靠性。考虑温度对磨损模型中参数的影响,采用修正的Archard模型,分析了0Cr13Ni5Mo材料热模压模具的磨损情况,发现模具磨损最严重处都位于模具同叶片出水边与下环相交的端部对应处。分析发现:成形温度对模具磨损的影响最为显着。为了降低成形抗力与能耗成本,建立了叶片热塑性加工多目标优化问题的数学模型,选取了变形温度、应变速率以及摩擦因子作为优化变量,构建了新的成形载荷子函数、能耗子函数、生产效率子函数。针对成形载荷子函数,设计了析因试验,采用回归分析等统计学方法,拟合其为包含交互效应的完全二次多项式。针对能耗子函数与生产效率子函数,通过分析其计算方法,将能耗函数、效率函数分别归纳为各自对应分量的和函数。利用线性加权和法,建立了评价函数,将多目标优化问题转化为单目标非线性规划问题。优化后的最大成形载荷为6.21 MN,小于设备额定载荷10 MN;成形能耗值由原设计的23 MJ降为18.63 MJ,降幅达19%;生产效率为39.67 min/件,较原工艺提高了17%。将工艺优化前、后的转轮叶片与初始设计原型在各测量点的厚度值进行了对比分析,工艺优化后的叶片厚度的相对误差由优化前的25%降至了15%,充分表明优化技术对现有工艺的改进作用。
二、基于最小功原理的成形过程模拟技术研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于最小功原理的成形过程模拟技术研究（论文提纲范文）
（1）大型直缝焊管三辊连续矫直工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 大型直缝埋弧焊管的应用及制造工艺现状 |
| 1.2.1 大型焊管制造业发展现状 |
| 1.2.2 制管生产线工艺分析 |
| 1.3 大型直缝焊管的直线度分析 |
| 1.3.1 制造标准 |
| 1.3.2 直线度超标的影响 |
| 1.3.3 直线度偏差的产生原因 |
| 1.3.4 大型直缝焊管的挠曲特征 |
| 1.4 管件矫直技术相关问题研究 |
| 1.4.1 管材矫直工艺研究 |
| 1.4.2 截面畸变研究 |
| 1.4.4 直线度检测方法研究 |
| 1.5 课题研究的主要内容 |
| 第2章 对称截面平面曲梁纯弯曲过弯矫直理论及三辊连续矫直工艺 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 对称截面平面曲梁纯弯曲过弯矫直理论 |
| 2.2.1 基本假设 |
| 2.2.2 符号系统 |
| 2.2.3 过弯矫直弹复解析 |
| 2.3 现有过弯矫直工艺矫直机理 |
| 2.3.1 三点多次模压矫直工艺 |
| 2.3.2 多点一次模压矫直工艺 |
| 2.3.3 现有模压矫直工艺存在的问题 |
| 2.4 三辊连续矫直新工艺 |
| 2.4.1 工艺流程及关键问题 |
| 2.4.2 理论矫直弯矩 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于激光位移传感器的挠度检测方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 整体挠度计算模型 |
| 3.3 分段挠曲线拟合 |
| 3.3.1 首端线性段拟合 |
| 3.3.2 末端线性段拟合 |
| 3.3.3 中间曲线段拟合 |
| 3.4 实验设计 |
| 3.4.1 实验设备 |
| 3.4.2 实验材料 |
| 3.4.3 实验方案 |
| 3.5 结果与讨论 |
| 3.5.1 挠度检测方法 |
| 3.5.2 分段挠曲线拟合方法 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 薄壁管过弯矫直过程中的截面畸变分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 力学模型及其求解 |
| 4.2.1 力学模型与基本假设 |
| 4.2.2 应变分析 |
| 4.2.3 塑性功 |
| 4.2.4 参数求解 |
| 4.3 实验设计 |
| 4.3.1 实验系统 |
| 4.3.2 实验材料 |
| 4.3.3 实验方案 |
| 4.4 有限元模拟 |
| 4.5 结果与讨论 |
| 4.5.1 直管的截面畸变 |
| 4.5.2 曲管的截面畸变 |
| 4.5.3 相对厚度对截面畸变预测的影响 |
| 4.6 截面畸变预测实例 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 基于数值模拟的大型直缝焊管三辊连续矫直工艺实例分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 大型直缝焊管实例 |
| 5.3 工艺参数分析 |
| 5.3.1 辊型 |
| 5.3.2 辊系布置 |
| 5.3.3 跨距 |
| 5.3.4 理论矫直弯矩 |
| 5.4 有限元模型 |
| 5.5 结果与讨论 |
| 5.5.1 辊型 |
| 5.5.2 跨距 |
| 5.5.3 初始曲率计算模型 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 三辊连续矫直工艺实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 三辊连续矫直实验系统 |
| 6.2.1 系统构成 |
| 6.2.2 工作原理 |
| 6.3 三辊连续矫直实验及模拟 |
| 6.3.1 实验材料 |
| 6.3.2 工艺参数 |
| 6.3.3 实验过程及方案 |
| 6.4 结果及讨论 |
| 6.5 矫直工艺分析软件 |
| 6.5.1 整体挠度控制策略 |
| 6.5.2 矫直工艺分析软件 |
| 6.5.3 应用实例 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（2）某飞机主起支撑接头锻件的锻造工艺分析及预成形优化设计（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外航空用铝合金发展现状 |
| 1.3 铝合金锻造的工艺特点 |
| 1.4 预成形设计及优化设计方法研究现状 |
| 1.4.1 预成形设计方法 |
| 1.4.2 预成形优化设计方法 |
| 1.5 研究背景、意义和主要研究内容 |
| 2 某飞机主起支撑接头锻件的传统锻造工艺方案分析 |
| 2.1 锻造工艺分析 |
| 2.1.1 锻件形状尺寸分析 |
| 2.1.2 传统工艺方案分析 |
| 2.1.3 坯料形状及锻模设计 |
| 2.2 模锻成形过程的数值模拟分析 |
| 2.2.1 模型建立与模拟参数设置 |
| 2.2.2 模拟结果分析 |
| 2.3 产品试制结果分析 |
| 2.3.1 制坯工艺分析 |
| 2.3.2 锻坯的理化性能检验结果分析 |
| 2.3.3 锻件模锻成形过程分析 |
| 2.3.4 锻件的理化性能检验结果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于类等势场法的预成形设计的理论基础与应用 |
| 3.1 类等势场法的基本理论 |
| 3.1.1 相似性理论在金属塑性成形领域的应用 |
| 3.1.2 类等势场法的理论依据 |
| 3.2 类等势场法在预成形设计中的应用方法 |
| 3.2.1 静电场模拟分析 |
| 3.2.2 预成形设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 某飞机主起支撑接头锻件的预成形设计与优化 |
| 4.1 基于类等势场法的预成形设计 |
| 4.1.1 静电场模拟与结果提取 |
| 4.1.2 预成形设计 |
| 4.2 基于响应面法(RSM)的预成形多目标优化设计 |
| 4.2.1 目标函数和设计变量 |
| 4.2.2 试验设计及其结果 |
| 4.2.3 预测模型 |
| 4.2.4 结果分析 |
| 4.3 响应面优化结果验证 |
| 4.3.1 预锻坯形状设计 |
| 4.3.2 终锻过程的数值模拟与结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（3）汽轮机叶片毛坯数控径向锻造关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 课题背景及研究意义 |
| 1.3 径向锻造成形原理及国内外研究现状 |
| 1.3.1 径向锻造成形过程原理及变形力学基础 |
| 1.3.2 径向锻造技术国内研究现状 |
| 1.3.3 径向锻造技术国外研究情况 |
| 1.4 叶片毛坯制造技术国内外研究现状 |
| 1.4.1 叶片毛坯制造技术国内研究现状 |
| 1.4.2 叶片毛坯制造技术国外研究情况 |
| 1.5 本课题主要研究内容 |
| 第二章 叶片毛坯金属材料成形理论及热变形力学特性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 金属成形热温度场下刚粘塑性有限元法 |
| 2.2.1 刚粘塑性有限元法基本理论 |
| 2.2.2 金属成形热温度场下有限元法 |
| 2.3 0Gr17Ni4Cu4Nb不锈钢高温流变特性分析 |
| 2.3.1 真应力—应变曲线特征 |
| 2.3.2 热变形激活能研究分析 |
| 2.3.3 高温热变形本构方程确立 |
| 2.4 0Gr17Ni4Cu4Nb不锈钢热加工图研究 |
| 2.4.1 动态材料模型DMM |
| 2.4.2 塑性失稳判断准则 |
| 2.4.3 热加工图的建立 |
| 2.4.4 热加工图分析及径向热锻工艺优化 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 径锻结构及工艺参数对叶片锻坯成形影响分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 径向锻造有限元仿真模型建立 |
| 3.2.1 Simufact.Forming有限元软件简述 |
| 3.2.2 径向锻造三维模型选取及仿真前处理 |
| 3.2.3 径向锻造仿真工艺参数确定 |
| 3.3 工艺及锻锤参数对叶片毛坯成形锻透性的影响 |
| 3.3.1 径向锻造过程锻透性描述 |
| 3.3.2 径向进给量对叶片毛坯成形锻透性影响分析 |
| 3.3.3 径向锻锤类型对叶片毛坯成形锻透性影响比较 |
| 3.3.4 圆弧锤头结构参数对叶片毛坯成形锻透性影响分析 |
| 3.3.5 样条曲面锤头样条阶次对锻坯成形锻透性影响比较 |
| 3.4 径锻参数对叶片毛坯成形尺寸精度影响 |
| 3.4.1 离散点拟合圆度评价方法 |
| 3.4.2 径向锻锤打击频次对叶片锻坯成形尺寸精度影响 |
| 3.4.3 圆弧锤头型面曲率半径对叶片毛坯尺寸精度影响 |
| 3.4.4 样条曲面阶次对叶片毛坯尺寸精度影响 |
| 3.4.5 锤头类型对叶片毛坯锻后半径偏差影响比较分析 |
| 3.5 锻造参数对叶片锻坯微观组织影响分析 |
| 3.5.1 锤头型面曲率半径及锻打频次对叶片毛坯晶粒细化影响 |
| 3.5.2 样条曲面阶次及锻打频次对叶片毛坯晶粒细化影响 |
| 3.6 叶片毛坯径向锻造成形缺陷分析 |
| 3.6.1 锻锤类型对叶片毛坯端部缺陷影响比较定量分析 |
| 3.6.2 锤头类型对叶片毛坯弯曲影响差异比较 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 叶片毛坯径锻成形结构参数与工艺设计研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 汽轮机叶片锻坯整体结构设计及计算 |
| 4.2.1 汽轮机叶片毛坯分类及设计准则 |
| 4.2.2 汽轮机叶片毛坯结构分析计算 |
| 4.2.3 汽轮机叶片毛坯形状参数设计 |
| 4.3 叶片毛坯径向锻造锤头结构分析及设计 |
| 4.3.1 径向锻造锤头分类 |
| 4.3.2 叶片毛坯径向锻造锤头设计 |
| 4.4 叶片毛坯径向锻造成形工艺设计 |
| 4.4.1 叶片毛坯径向锻造成形工艺设计分析 |
| 4.4.2 典型圆柱台阶式叶片毛坯径锻工艺设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 叶片锻坯径向锻造工艺辅助系统研究与开发 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 叶片毛坯径向锻造工艺辅助系统设计 |
| 5.2.1 锻坯径向锻造工艺辅助系统构成 |
| 5.2.2 基于C#与UG/Open的工艺辅助系统菜单栏设计 |
| 5.3 叶片径锻毛坯自动设计系统开发 |
| 5.3.1 UG环境下基于C#的叶片毛坯实体建模实现 |
| 5.3.2 基于参数驱动的叶片毛坯自动设计系统开发 |
| 5.3.3 叶片毛坯设计实例 |
| 5.4 叶片毛坯径向锻锤设计系统开发 |
| 5.4.1 径向锻造锤头参数化系统模块设计实现 |
| 5.4.2 径向锻造锤头设计实例 |
| 5.5 叶片毛坯数控径向锻造辅助工艺设计系统开发 |
| 5.5.1 基于UG二次开发的叶片毛坯径锻辅助工艺系统开发实现 |
| 5.5.2 典型圆柱台阶式毛坯辅助工艺设计实例 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录: 作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
（4）基于电场法的锥形法兰环件轧制毛坯参数化设计与工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 环件轧制技术研究现状 |
| 1.3 材料预成形设计研究现状 |
| 1.4 课题背景及意义 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 2 基于电场法的材料预成形设计原理 |
| 2.1 相似理论 |
| 2.2 相似性分析 |
| 2.3 基于电场法的预成形设计方法 |
| 3 基于电场法的锥形法兰环件轧制毛坯参数化设计 |
| 3.1 基于电场法初设毛坯 |
| 3.2 毛坯参数化设计 |
| 3.2.1 环件毛坯的参数化表征 |
| 3.2.2 中心复合试验设计 |
| 3.2.3 有限元数值模拟试验 |
| 3.2.4 响应面分析确定环件毛坯尺寸范围 |
| 4 锥形法兰环件轧制成形研究 |
| 4.1 毛坯对锥形法兰环件轧制成形的影响 |
| 4.1.1 环件毛坯对环件截面填充的影响 |
| 4.1.2 锥形法兰环件轧制过程中法兰充型情况 |
| 4.1.3 不同环件毛坯轧制成形的轧制力 |
| 4.1.4 不同环件毛坯轧制成形环件的应变分布 |
| 4.2 进给对锥形法兰环件轧制成形的影响 |
| 4.2.1 进给对环件截面填充情况的影响 |
| 4.2.2 进给对轧制力的影响 |
| 4.2.3 进给对环件变形均匀性的影响 |
| 4.2.4 进给对环件轧制温度的影响 |
| 4.3 锥形法兰环件轧制工艺 |
| 5 锥形法兰环件轧制实验 |
| 5.1 锥形法兰环件轧制生产试制 |
| 5.2 锥形法兰环件微观组织 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（5）电场法在7050铝合金锻件预制坯设计中的应用（论文提纲范文）
| 1 静电场模拟 |
| 2 设计变量和目标参数 |
| 2.1 设计变量 |
| 2.2 目标函数的数字化表征 |
| 2.2.1 锻件组织的表征 |
| 2.2.2 填充率的表征 |
| 3 数值模拟 |
| 4 数学模型及优化 |
| 5 结果验证 |
（6）基于电场法的锻件预成形设计和研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锻件预成形研究现状 |
| 1.2.1 锻件预成形设计 |
| 1.2.2 锻件预成形模具设计 |
| 1.3 本文研究的内容及创新之处 |
| 2 基于电场法的锻件预成形设计理论基础 |
| 2.1 基于电场法的理论基础 |
| 2.1.1 相似理论 |
| 2.1.2 相似性分析 |
| 2.1.3 基于电场的预成形设计方法 |
| 2.2 基于 MBC 模型的理论基础 |
| 2.2.1 MBC 工具箱 |
| 2.2.2 MBC 工具箱实验设计算法 |
| 2.2.3 MBC 工具箱统计模型的建立 |
| 2.3 CAGE 工具箱优化理论基础 |
| 2.3.1 数学问题描述 |
| 2.3.2 优化方法概述 |
| 2.4 锻件预成形设计的主要内容 |
| 2.4.1 设计变量的选取 |
| 2.4.2 目标函数的选取 |
| 2.4.3 优化方法的确定原则 |
| 2.5 有限元数值模拟 |
| 2.5.1 有限元数值模拟基本理论 |
| 2.5.2 DEFORM 软件简介 |
| 2.6 小结 |
| 3 基于电场法的三维轴对称锻件预成形设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于电场和模型的锻件预成形设计 |
| 3.3 静电场模拟结果 |
| 3.3.1 静电场模拟 |
| 3.3.2 静电场等势线的提取 |
| 3.4 基于 MBC 工具箱建立数学模型 |
| 3.4.1 拉丁超立方实验设计 |
| 3.4.2 有限元数值模拟 |
| 3.4.3 数学模型建立 |
| 3.5 对模型进行优化 |
| 3.6 优化结果与讨论 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 基于电场法的三维非对称锻件预成形设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 电场法的三维锻件预成形设计流程 |
| 4.3 大飞机用铝合金锻件锻造工艺难度分析 |
| 4.3.1 大飞机用铝合金锻件几何形状分析 |
| 4.4 静电场模拟及结果分析 |
| 4.4.1 静电场模拟 |
| 4.4.2 静电场模拟结果分析 |
| 4.4.3 静电场等势面的提取 |
| 4.5 基于 MBC 工具箱建立数学模型 |
| 4.5.1 拉丁超立方实验设计 |
| 4.5.2 有限元数值模拟 |
| 4.5.3 数学模型建立 |
| 4.6 模型优化 |
| 4.7 大飞机铝合金锻件传统预成形设计 |
| 4.8 基于电场法的预制坯设计数值模拟分析 |
| 4.9 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录 |
| B. 攻读学位期间参加的科研项目 |
（7）螺旋伞齿轮精锻成形研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 文中主要符号注释 |
| 1 综述 |
| 1.1 精密成形技术概述 |
| 1.1.1 精密成形技术的内涵 |
| 1.1.2 精密成形技术的特点 |
| 1.2 齿轮精锻技术及其发展 |
| 1.2.1 齿轮精锻技术的含义 |
| 1.2.2 齿轮精锻技术的发展 |
| 1.3 螺旋伞齿轮精锻技术概述 |
| 1.3.1 螺旋伞齿轮精锻技术的发展 |
| 1.3.2 螺旋伞齿轮精锻技术的发展方向 |
| 1.4 金属塑性成形数值模拟技术的发展 |
| 1.5 课题的目的、意义和主要研究内容 |
| 1.5.1 课题的目的、意义 |
| 1.5.2 课题的主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 2 典型锻模结构分析 |
| 2.1 锻造的用途及类别 |
| 2.1.1 锻造的用途 |
| 2.1.2 锻造的分类 |
| 2.2 锻压成形设备 |
| 2.2.1 热模锻压力机 |
| 2.2.2 液压机 |
| 2.2.3 螺旋压力机 |
| 2.3 气门顶杆冷挤压模 |
| 2.4 汽车行星齿轮精锻模 |
| 2.5 直齿圆锥齿轮温锻模 |
| 参考文献 |
| 3 螺旋伞齿轮精锻成形工艺与新型模具设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 螺旋伞齿轮开式模锻成形 |
| 3.3 螺旋伞齿轮精锻新型模具设计 |
| 3.3.1 螺旋伞齿轮成形新工艺 |
| 3.3.2 锻件图的制订 |
| 3.3.3 毛坯的选择 |
| 3.3.4 坯料加热方式的确定 |
| 3.3.5 无飞边精密模锻的润滑 |
| 3.3.6 锻件齿形设计 |
| 3.3.7 模具齿形设计 |
| 3.3.8 螺旋伞齿轮新型精锻模结构 |
| 参考文献 |
| 4 螺旋伞齿轮精锻成形力研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 螺旋伞齿轮齿形简化 |
| 4.2.1 曲齿长度的计算 |
| 4.2.2 齿形体积的计算 |
| 4.2.3 齿形的简化 |
| 4.3 用主应力和上限联合法求解螺旋伞齿轮锻压成形力 |
| 4.3.1 开式模锻成形力求解 |
| 4.3.2 无飞边模锻成形力求解 |
| 4.4 用变形功法求解螺旋伞齿轮锻压成形力 |
| 4.4.1 开式模锻成形力求解 |
| 4.4.2 无飞边模锻成形力求解 |
| 4.5 用经验公式法求解螺旋伞齿轮锻压成形力 |
| 4.6 成形力求解结果分析 |
| 参考文献 |
| 5 螺旋伞齿轮精锻成形的数值模拟 |
| 5.1 刚粘塑性有限元法概述 |
| 5.1.1 刚粘塑性材料基本假设 |
| 5.1.2 塑性力学的基本方程和边界条件 |
| 5.1.3 刚粘塑性材料的变分原理 |
| 5.1.4 刚粘塑性有限元法的分析过程 |
| 5.2 DEFORM-3D 软件介绍 |
| 5.3 模具和坯料的几何造型 |
| 5.4 螺旋伞齿轮精锻成形数值模拟前处理 |
| 5.4.1 模型导入 |
| 5.4.2 网格划分与重划分 |
| 5.4.3 初始条件设置 |
| 5.5 模拟结果及分析 |
| 5.5.1 速度场分布分析 |
| 5.5.2 应变场分布分析 |
| 5.5.3 应力场分布分析 |
| 5.5.4 温度场分布分析 |
| 5.5.5 成形载荷分析 |
| 5.6 成形工艺参数优化 |
| 5.6.1 始锻温度 |
| 5.6.2 成形速度 |
| 5.6.3 摩擦条件 |
| 参考文献 |
| 6 螺旋伞齿轮精锻成形工艺实验 |
| 6.1 实验条件 |
| 6.2 实验结果 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（8）锥齿轮冷摆辗精密成形规律和工艺参数优化设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 课题相关研究进展 |
| 1.2.1 锥齿轮塑性成形技术研究进展 |
| 1.2.2 冷摆辗成形技术研究进展 |
| 1.3 课题的来源、目的和意义 |
| 1.3.1 课题的来源 |
| 1.3.2 课题的研究目的及意义 |
| 1.4 本文的主要研究内容和技术路线 |
| 1.4.1 本文的主要研究内容 |
| 1.4.2 本文研究的技术路线 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 锥齿轮冷摆辗有限元模拟基本理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 锥齿轮冷摆辗有限元模拟的难点 |
| 2.3 弹塑性有限元法 |
| 2.4 刚塑性有限元法 |
| 2.4.1 刚塑性材料的边值问题 |
| 2.4.2 刚塑性有限元变分原理 |
| 2.4.3 模拟分析关键问题的处理 |
| 2.4.4 DEFORM-3D有限元分析软件简介 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 常温下20CrMnTi钢材料模型及摩擦模型测定 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料模型 |
| 3.3 摩擦模型 |
| 3.3.1 摩擦系数(或摩擦因子)理论标定曲线 |
| 3.3.2 圆环压缩有限元模型 |
| 3.3.3 圆环压缩有限元模拟结果 |
| 3.3.4 圆环压缩试验 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 直齿锥齿轮冷摆辗三维有限元模拟 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 直齿锥齿轮冷摆辗工艺原理 |
| 4.3 直齿锥齿轮冷摆辗工艺设计 |
| 4.3.1 齿轮模型的建立 |
| 4.3.2 冷锻件的设计 |
| 4.3.3 工艺路线的选择 |
| 4.4 直齿锥齿轮冷摆辗有限元模型 |
| 4.4.1 网格划分 |
| 4.4.2 材料模型 |
| 4.4.3 摩擦条件 |
| 4.4.4 其他工艺参数 |
| 4.5 模拟结果与讨论 |
| 4.5.1 直齿锥齿轮锻造毛坯优化 |
| 4.5.2 直齿锥齿轮冷摆辗成形机制 |
| 4.5.3 工艺参数对直齿锥齿轮冷摆辗的影响规律 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 从动螺旋锥齿轮冷摆辗三维有限元模拟 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 螺旋锥齿轮冷摆辗工艺原理 |
| 5.3 螺旋锥齿轮冷摆辗工艺设计 |
| 5.3.1 齿轮模型的建立 |
| 5.3.2 冷锻件的设计 |
| 5.3.3 工艺路线的选择 |
| 5.4 螺旋锥齿轮冷摆辗有限元模型 |
| 5.5 模拟结果与讨论 |
| 5.5.1 螺旋锥齿轮锻造毛坯优化 |
| 5.5.2 螺旋锥齿轮冷摆辗成形机制 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
（9）板管成形的快速有限元模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 板料成形快速有限元模拟方法研究现状 |
| 1.2.1 一步法研究现状 |
| 1.2.2 多步法研究现状 |
| 1.2.3 初始猜测值研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 本章参考文献 |
| 第二章 适用于一般板管成形的快速有限元模拟方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 一步法 |
| 2.2.1 一步法的基本原理 |
| 2.2.2 有限变形描述 |
| 2.2.3 单元的选择 |
| 2.2.4 全量弹塑性本构关系 |
| 2.2.5 基于极值功原理建立一步反算的有限元列式 |
| 2.2.6 一步正算的实现 |
| 2.3 多步法 |
| 2.3.1 多步法的基本原理 |
| 2.3.2 本构关系 |
| 2.3.3 多步法的有限元列式 |
| 2.3.4 多步反向模拟流程 |
| 2.3.5 多步正向模拟流程 |
| 2.4 本章小结 |
| 本章参考文献 |
| 第三章 快速模拟中初始猜测值的计算 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 板料初始猜测值的计算 |
| 3.2.1 几何方法 |
| 3.2.2 参数化方法 |
| 3.3 型材及管材初始猜测值的计算 |
| 3.3.1 几何方法 |
| 3.3.2 参数化方法 |
| 3.4 多步法中间构形初始猜测值的计算 |
| 3.4.1 基本思路 |
| 3.4.2 算例 |
| 3.5 本章小结 |
| 本章参考文献 |
| 第四章 快速模拟中的接触处理 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 滑动约束 |
| 4.2.1 滑动约束面的生成 |
| 4.2.2 滑动约束算法 |
| 4.2.3 接触滑动约束算法 |
| 4.2.4 滑动约束中摩擦力的计算 |
| 4.3 罚函数法 |
| 4.3.1 接触力计算与摩擦的处理 |
| 4.3.2 全局搜索 |
| 4.3.3 局部搜索 |
| 4.3.4 多步及一步接触计算中的一些参数设置 |
| 4.4 本章小结 |
| 本章参考文献 |
| 第五章 板料成形的快速有限元模拟 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 板料成形一步和多步模拟中的外力计算 |
| 5.2.1 凸模的作用力 |
| 5.2.2 板料与凹模及压边圈间的摩擦力 |
| 5.3 板料成形的一步模拟 |
| 5.4 板料成形的多步模拟 |
| 5.4.1 多步正向模拟 |
| 5.4.2 多步反向模拟 |
| 5.5 本章小结 |
| 本章参考文献 |
| 第六章 管材及型材成形的快速有限元模拟 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 矩形管三点弯曲的一步模拟 |
| 6.2.1 矩形管三点弯曲试验 |
| 6.2.2 一步模拟、增量法与实验结果的比较和分析 |
| 6.3 管材拉弯成形的一步和多步模拟 |
| 6.3.1 矩形管拉弯成形的一步模拟 |
| 6.3.2 矩形管拉弯成形的多步模拟 |
| 6.4 异型材拉弯的一步和多步模拟 |
| 6.4.1 异型材拉弯实验 |
| 6.4.2 一步、多步模拟及其与实验结果的比较 |
| 6.5 管材胀形的一步和多步模拟 |
| 6.5.1 T 型管胀形的一步模拟 |
| 6.5.2 汽车驱动桥壳胀形的多步模拟 |
| 6.6 本章小结 |
| 本章参考文献 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 展望 |
| 附录 |
| 攻读博士学位期间完成的论文 |
| 致谢 |
（10）水轮机转轮叶片预成形设计与有限元分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 水轮机转轮叶片概述 |
| 1.2.1 水轮机转轮叶片的设计 |
| 1.2.2 水轮机转轮叶片的成形工艺 |
| 1.2.3 转轮叶片成形过程有限元分析 |
| 1.3 金属预成形设计国内外研究现状 |
| 1.3.1 预成形设计 |
| 1.3.2 基于有限元的预成形设计 |
| 1.3.3 基于优化理论的预成形设计 |
| 1.3.4 其它预成形设计方法 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 1.4.1 研究意义 |
| 1.4.2 主要内容 |
| 第二章 转轮叶片热模压成形理论与方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 塑性成形工艺 |
| 2.2.1 工艺方案 |
| 2.2.2 工艺设计 |
| 2.3 有限单元法 |
| 2.3.1 基本假设 |
| 2.3.2 控制方程 |
| 2.3.3 变分原理 |
| 2.3.4 有限元列式 |
| 2.3.5 热力耦合分析 |
| 2.4 实验研究 |
| 2.4.1 实验设备与参数 |
| 2.4.2 实验数据测量 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 转轮叶片热模压成形预成形设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 预成形设计 |
| 3.2.1 预成形设计的定义 |
| 3.2.2 预成形设计的方法 |
| 3.3 设计原则与流程 |
| 3.4 转轮叶片设计 |
| 3.4.1 X 型叶片 |
| 3.4.2 坯料选用 |
| 3.4.3 锻件图设计 |
| 3.5 基于理想变形的预成形设计 |
| 3.5.1 混合单元 |
| 3.5.2 计算实例 |
| 3.6 基于类等势场的预成形设计 |
| 3.6.1 相似性的理论证明 |
| 3.6.2 类等势场法的理论依据 |
| 3.6.3 类等势场法的工程应用 |
| 3.7 转轮叶片展开坯料 |
| 3.7.1 几何展开法 |
| 3.7.2 正向模拟法 |
| 3.7.3 复合设计法 |
| 3.7.4 展开轮廓 |
| 3.8 成形载荷及压力中心的计算 |
| 3.8.1 成形载荷 |
| 3.8.2 压力中心 |
| 3.9 本章小结 |
| 第四章 0Cr13Ni5Mo 材料模型研究 |
| 4.1 问题的提出 |
| 4.2 流动应力模型回顾 |
| 4.3 参数识别 |
| 4.4 实验方法与结果 |
| 4.5 新的流动应力模型 |
| 4.5.1 上升阶段 |
| 4.5.2 稳态阶段 |
| 4.5.3 回归分析 |
| 4.5.4 残差分析 |
| 4.6 韧性断裂准则 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 转轮叶片热模压成形有限元分析 |
| 5.1 问题的提出 |
| 5.2 有限元模型 |
| 5.2.1 成形过程假设 |
| 5.2.2 工件离散模型 |
| 5.2.3 成形设备模型 |
| 5.2.4 接触边界条件 |
| 5.2.5 热边界条件 |
| 5.2.6 模拟参数 |
| 5.3 析因试验设计 |
| 5.4 结果与分析 |
| 5.4.1 叶片坯料金属流动 |
| 5.4.2 叶片坯料Von Mises 应变 |
| 5.4.3 叶片坯料等效应力 |
| 5.4.4 叶片坯料温度分布 |
| 5.4.5 叶片坯料韧性损伤 |
| 5.4.6 模具温度分析 |
| 5.4.7 模具冷却计算 |
| 5.4.8 模具受力分析 |
| 5.4.9 模具磨损分析 |
| 5.5 试制验证 |
| 5.6 变形规律研究 |
| 5.6.1 成形力学分析 |
| 5.6.2 工艺参数对模具磨损的影响 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 转轮叶片热模压成形多目标优化 |
| 6.1 问题的提出 |
| 6.2 优化建模 |
| 6.2.1 目标函数 |
| 6.2.2 设计变量及约束条件 |
| 6.3 函数拟合 |
| 6.3.1 方案及结果 |
| 6.3.2 统计模型 |
| 6.3.3 方差分析 |
| 6.3.4 回归分析 |
| 6.4 优化方法 |
| 6.5 计算流程 |
| 6.6 优化结果 |
| 6.7 本章小结 |
| 第七章 结论 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间完成的学术论文 |
| 致谢 |
| 上海交通大学博士学位论文答辩决议书 |
四、基于最小功原理的成形过程模拟技术研究（论文参考文献）
- [1]大型直缝焊管三辊连续矫直工艺研究[D]. 王春鸽. 燕山大学, 2018(05)
- [2]某飞机主起支撑接头锻件的锻造工艺分析及预成形优化设计[D]. 周玉婷. 重庆大学, 2018(04)
- [3]汽轮机叶片毛坯数控径向锻造关键技术研究[D]. 龙朋. 江南大学, 2017(02)
- [4]基于电场法的锥形法兰环件轧制毛坯参数化设计与工艺研究[D]. 王巧丽. 重庆大学, 2015(06)
- [5]电场法在7050铝合金锻件预制坯设计中的应用[J]. 夏玉峰,田永生,杨建兵,陈邦华. 华中科技大学学报(自然科学版), 2015(02)
- [6]基于电场法的锻件预成形设计和研究[D]. 陈邦华. 重庆大学, 2014(01)
- [7]螺旋伞齿轮精锻成形研究[D]. 刘华伟. 青岛理工大学, 2010(05)
- [8]锥齿轮冷摆辗精密成形规律和工艺参数优化设计[D]. 邓小宾. 武汉理工大学, 2010(03)
- [9]板管成形的快速有限元模拟研究[D]. 傅立军. 上海交通大学, 2010(10)
- [10]水轮机转轮叶片预成形设计与有限元分析[D]. 董万鹏. 上海交通大学, 2009(02)