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随着社会的进步,振动和噪声对人们身体健康的影响越来越受到大家的关注,另外振动和噪声也是影响机械结构寿命的重要因素。降低振动和隔离噪声不仅仅是出于防止公害和改善环境的要求,而且日益成为决定产品质量的重要指标。因此降低振动和隔离噪声已成为当前研究的热点。另外随着对振动、噪音更严格控制法规的相继出台,迫使有振动源的产品不断提高新技术、应用新材料来提高产品的减振隔噪能力。树脂复合减振钢板由于其特殊的树脂夹层结构从而可在满足零件的结构和工艺性能、在不额外增加整体重量的同时能够显著降低振动和噪音水平,因此树脂复合减振钢板的拉深成形件在各种工业领域中将会获得越来越广泛的应用,树脂复合减振钢板的拉深成形性能也成为了研究的热点。本文在国家自然基金项目《减振板拉深成形机理研究及其成形缺陷的预测与控制》(NO.50775142)的资助下开展了系列研究工作,并取得了以下研究成果:
通过剪切剥离试验以及法向剥离试验获得了树脂复合减振钢板层间切向以及法向上的粘接强度。在法向粘接强度试验中,改进了法向粘接试样,此试样为“H”型,可以直接通过对树腊复合减振钢板进行裁剪加工制成。通过以上试验获得了板料的所有材料性能参数,为创建粘聚力模型奠定了基础。
论述了树脂复合减振钢板层间受力方式,首次建立了改进的粘聚力模型,考虑了粘接层间法向压应力对层间切向粘接强度的影响,以及粘接界面发生完全脱层后产生的闭合磨擦现象。将此模型实现于Abaqus有限元软件中,模拟了受拉破坏、剪切破坏和四点弯曲过程,并与试验进行了比较.
研究了树脂复合减振钢板的方坯圆筒拉深成形性能,分别采用层间摩擦模型、层间未改进的粘聚力模型以及层间改进的粘聚力模型对方坯圆筒拉深进行了有限元模拟,并将三种模拟的结果与试验结果进行了比较,发现采用改进后的粘聚力有限元模型得出的形状尺寸精确度最高,并分析了更精确性的原理。
通过有限元模拟,发现层间粘接强度对拉深过程中最大冲头力影响不大。分析了树脂复合减振钢板方坯圆筒件的厚度分布特点,并与试验进行了对比。分析了树脂复合减振钢板拉深成形后的两表层钢板厚度分布的不同,发现了两表层钢板变薄最严重的位置。在相同工况下,对与整体树脂复合减振钢板厚度相同的普通单层钢板进行了有限元模拟,并将树脂复合减振钢板拉深件的两表层钢板厚度分别与此普通钢板拉深件厚度的一半进行了比较。
对树脂复合减振钢板成形过程中容易出现的缺陷进行了分析,包括起皱、破裂。并将起皱、破裂缺陷情况与同厚度的单层钢板以及与表层钢板厚度相同的单层钢板成形缺陷情况进行了比较,发现树脂复合减振钢板比与表层厚度相同的单层钢板,以及与本身整体厚度相同的单层钢板在拉深成形过程中更容易起皱。树脂复合减振钢板比与表层钢板厚度相同的单层钢板拉深深度要大一些。提高层间切向粘接强度,可提高树脂复合减振钢板的拉深深度。
研究了复杂零件树脂复合减振钢板的拉深成形,分析了树脂复合减振钢板复杂件拉深性能。首次分析了树脂复合减振钢板的脱层缺陷。分别比较了凸缘起皱以及凸缘未起皱的情况,当凸缘发生起皱时,在凸缘的边沿处以及沿皱褶方向极易出现脱层现象,而凸缘没有起皱的情况下,则不会出现脱层现象。发现控制起皱是控制凸缘发生脱层现象的重要因素。