汽车用铝型材弯曲成形特性研究

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当今社会能源问题日益严重,汽车轻量化设计越来越受到人们的关注。铝合金框架式车身包含多种封闭截面形状的型材弯曲件,具有重量轻和安全性能高的优点,能够实现汽车的轻量化,达到节能降耗的目的,受到汽车生产商的重视。弯曲和拉弯是铝型材成形的主要方法,而弯曲回弹和截面畸变是影响铝型材成形精度的主要因素。铝型材成形过程中,材料应力状态复杂,受材料性能参数、摩擦因素等条件的影响,弯曲回弹和截面畸变很难预测。为了降低实验成本,缩短试验周期,本文采用实验与有限元相结合的方法研究铝型材的弯曲和拉弯成形规律。本文以矩形截面铝型材作为研究对象,系统的介绍了铝型材三点弯曲试验,利用应变片测量了三点弯曲的弯曲成形力,并分析了在应变片标定过程中产生误差的原因,确定了弯曲成行力与反馈电压的线性关系,在H1F200伺服压机上进行三点弯曲实验,并利用激光测量器测量了三点弯曲后铝型材的截面畸变量。在铝型材上截取试样进行拉伸试验,获得材料力学性能参数,基于ABAQUS有限元软件,考虑压头和接触边界条件等因素的影响,建立铝合金型材弯曲成形的有限元模型。对铝型材三点弯曲过程进行模拟分析,并将模拟分析结果与实验结果进行对比,从而验证了三点弯曲有限元模型的可靠性。分析不同截面高度、截面宽度、型材壁厚、弯辊半径、弯曲跨距对铝型材弯曲截面畸变的影响规律,并根据最小二乘法原理,给出了回归的表达式,验证表达式的准确性。用已经得到验证的有限元模型来模拟铝合金型材的拉弯过程,分析型材拉弯半径、预拉力、补拉力对型材拉弯截面畸变量的影响和卸载后回弹的影响规律。
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