【正文】 感謝在整個畢業(yè)設計期間和我密切合作的同學，和曾經在各方面給予我?guī)椭幕锇閭?。羅老師平日工作繁忙，但總會抽空與我面談，詢問我的工作進度，并為我答疑解惑，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。在最大壓力和最大壓力持續(xù)時間相同時，壓力增加速率越大，脹形高度越大。5 結論本文運用有限元模擬軟件分別對蛇形流道不銹鋼蒸發(fā)板和蜂窩狀不銹鋼蒸發(fā)板進行了脹形模擬，得到如下結論：(1) 利用本文建立的有限元模型，可以對蛇形流道蒸發(fā)板和蜂窩狀不銹鋼蒸發(fā)板的脹形加工進行有效的模擬。模擬結果與實際的脹形加工結果比較匹配。(a)應力矢量圖(b)應變矢量圖 應力應變矢量圖 蜂窩狀蒸發(fā)板模擬與實驗對比 通過實驗和模擬的結果比較，可以看到模擬是可行的，且可以很好地指導實踐。在脹形的凸起部分有起皺的趨勢，如圖的藍色區(qū)域。非焊接區(qū)的厚度變化非常小，幾乎沒有變化，如圖中的藍色部分。然后壓力變?yōu)?，模擬結束。用軟件的前處理工具直接建立板坯模型。模擬中同樣使用SS304不銹鋼，板料厚度為10mm，坯料尺寸為110mm100mm。(6)通過模擬結果與實際制件的對比，得出模擬與實驗比較匹配，模擬結果可用于指導實際加工。(2)脹形壓力P=2MPa時，脹形高度適中，無明顯的成形缺陷，脹形壓力合適。圖左側與右側接近于對稱，左側蒸發(fā)板的模擬脹形高度與右側的實際制件比較匹配 ，左右的外形也比較相似。脹形壓力增加速率與板變形的應變速率成正相關。路徑1對應的最大脹形高度最大，路徑2次之，路徑3最小。路徑1為階躍壓力變化，；路經2的脹形壓力線性上升，；路徑3的壓力增加速率比路徑2小。在焊接、脹形過程中應采取必要的應對措施。不銹鋼板的壁厚分步來看，當脹形壓力為2MPa時為宜。值得注意的是，此時板其他各部分的厚度分布相比于1MPa和2MPa時更為均勻。當壓力為2MPa時，最小板厚同樣出現在焊道末端，減薄率為25%，符合要求。P=1MPa時的厚度分布。通過對比可知，蒸發(fā)板的脹形過程中板料變形主要集中在焊道，脹形壓力為2MPa時的成形較為理想。板整體的變形不大，大部分區(qū)域的變形不充分。合適的脹形壓力可以提高蒸發(fā)板的制冷效率，延長使用壽命。 a=30mm時的脹形高度分布 a=32mm時的脹形高度分布 a=35mm時的脹形高度分布 脹形壓力的確定脹形壓力的大小對不銹鋼蒸發(fā)板的成形是至關重要。同樣的，當a=35mm時，轉折處的剛度比其他部位的要小，所以脹形高度較大。=35mm時的脹形高度分布。=30mm時的脹形高度分布。本文用壓邊圈來代替焊接的作用。各部分定義完成后，刪除多余的面，并進行網格的劃分。 數值模擬分析模型用三維造型軟件CATIA構建壓邊圈的形狀。由于上下兩塊板的變形是對稱的，故只需對一塊板進行模擬。(6) 后處理分析。前處理完成后，提交給求解器。(4) 確定成形工藝參數。在變形較小的部位網格劃分得相對較稀疏些，DYNAFORM提供了自適應網格劃分，可以快速劃分模型的網格。網格劃分的好壞對模擬的精確度和計算時間有一定的影響。幾何模型可以由模擬軟件的前處理部分完成。(3) 應力梯度 為了使有限元的離散誤差充分的小，在變形梯度大的位置細分單元。在計算過程中，它還會根據計算精度的要求，合理細分板料單元，因此在進行沖壓成形模擬時應盡量采用這一技術。這種自動修改計算網格的方法稱為自適應技術。在工程結構中，有的部位應力梯度比較大，需要比較密集的計算網格，有的部位應力梯度較小，可以采用較稀疏的計算網格。對于沖壓過程，一般使用顯式算法，而完成沖壓過程分析以后，可以自動切換到隱式求解器，對回彈進行分析。經驗表明，應用隱式方法對于許多問題的計算成本大致與自由度數目的平方成正比。靜力隱式算法一般時間不長取得比較長，對于規(guī)模不大、非線性不是很強的問題能比較快速的得到收斂，但對于復雜的圖形，計算量巨大，求解時間較長。如果標出的應變是位于右半部的臨界應變區(qū)域內或以上，則出應采取上述措施以外，在改變方向還應采取剛好與上述措施情況相反的措施，即要在網格短軸方向增大毛坯板的尺寸、減小模具圓角半徑和惡化潤滑條件，是毛坯料不易流動，以增大變形區(qū)的應變,從而提高材料的許用應變。 成形極限曲線的應用利用板料的成形極限圖檢查和改善零件的成形方案，具體方法是[32]：在毛坯板上制出網格，如果成形過程中毛坯破裂，就測量最接近裂紋出網格的變形，并算出應變，然后在成形極限圖中標出。而對于小圓圈，無論主軸方位如何，變形后，圓變?yōu)闄E圓，橢圓的長、短軸方向即為應變主軸方向，應為只要測出橢圓的長、短軸長度，就可以確定兩個主應變的大小。為了測定板面內的兩個主應變，需要事先在板條試件表面繪制網格。它首先有Keeler對軟鋼作出，并由Goodwin加以完善。一般認為，KeelerGoodwin曲線適用于各種塑性材料。這是因為有局部頸縮的鈑金零件，一般已不能滿足成形質量要求，故已無意義。 成形極限圖FLC提供了一個可以接受的應變極限。 (1) 福井(Fukui)試驗 又稱錐杯試驗，主要目的是測試板料拉深和脹形復合成形能力。(4) 板厚方向系數r 它是板料試樣拉伸試驗中寬度應變與厚度之比 ()r值與沖壓成形性能有密切的關系，板料r值大，成形性能好。在脹形加工中，當低時，為消除零件的松弛等弊病和使零件的形狀和尺寸得到固定(指防止卸載過程中尺寸的變化，即回彈)所必需的拉力也小。一般情況下，沖壓成形都在板材均勻變化范圍內進行，所以是表示板材產生均勻的或穩(wěn)定的塑性變形的能力，它直接決定板材在伸長類變形中的成形性能。常用的方法有直接試驗中的模擬實驗和間接試驗中的拉伸試驗。隨著技術的不斷進步，對其要求也越來越高。 總的說來，全量理論在數學上處理比增量理論簡單，但只在一定范圍內適用，增量理論比全量理論更能全面地反映材料的塑性變形性質[29]。對于大塑性變形，如果在簡單加載條件下，其應力與應變增量的主軸在加載過程中不變，而且與全應變的主軸重合。 (1) 增量理論 增量理論表示塑性變形的某一瞬間應變增量與主應力之間的關系，對主軸坐標系，表達式為 ()式中，是平均應力，其值表示應力狀態(tài)中三向均勻受拉或三向均勻受壓成分的大小。眾所周知，塑性變形時不能恢復的永久變形，任一時刻的塑性變形都是該時刻以前經歷過的變形過程積累的結果。由圖可知在平面狀態(tài)下，即時，兩種準則相差最大為15%。由于屈雷卡斯塑性條件計算比較簡單，有時也比較符合實際，所以比較常用。經過實際考驗并為大家所公認的塑性條件有兩種：屈雷斯卡（）塑性條件和密塞斯（Mises）塑性條件。 屈服準則在外力作用下，金屬有彈性變形過渡到塑性變形，主要取決于金屬的性能和所受的應力狀態(tài)。體積不變在分析金屬加工工程中有很大的價值。P點的位置初始狀態(tài)是 ，由于施加了一個剪應力而產生了一個很小的角度變化，其剪應變可表示為 （）與一點應力相似，完整的描述物體內一點的應變需3個應變和6個剪應變。設試件的長度為L0，且L0在拉力的作用下變?yōu)長1，則工程應變表示為 （）如果試件從初始長度L0被壓縮到L1，則用上式計算出的應變?yōu)樨撝怠?個主平面上沒有剪應力。(3) 對不銹鋼蒸發(fā)板的脹形過程進行模擬。參考相關產品的成形載荷，分析已有制件的尺寸結構，結合所用不銹鋼的力學性能，初步確定脹形壓強，并進行有限元模擬，分析模擬結果。為了簡化計算，只對一塊板進行有限元模擬 。在蒸發(fā)器的試制過程中，由于各種工藝參數都是未知的，不可避免的造成制件的種種缺陷，增加研發(fā)成本。在etapost中新增加的GRAPH模塊，是用戶可以利用曲線圖表功能來顯示拉深過程中各種參數隨時間變化的曲線，如界面力的變化、拉延筋阻力的變化，拉深力曲線等。LSDYNA是目前業(yè)界公認的板料成形模擬結果正確性最好的軟件之一。在回彈分析過程中，可以采用大的時間步長，提高回彈分析的計算效率。最后，DYNAFORM中的BSE（Blank Size Engineering）模塊，可以幫助用戶快速設計出坯料的形狀，提高材料利用率，降低成本。其次，DYNAFORM具有強大的的網格自動剖分功能，它不但可以得到高精度的工具網格，也可以生成用戶所需的四邊形網格和三角形網格。可以預測成形過程中板料的裂紋、起皺、減薄、劃痕、回彈、成形剛度、表面質量，評估板料的成形性能，從而為板成形工藝及模具設計提供幫助。嚴成和童國權采用有限元分析軟件Abaqus對TC4板的成形壓力及壁厚均勻性進行預測，優(yōu)化模型獲得均勻的壁厚分布[26]。吳德中、張凱鋒[23]采用差溫拉深，超塑性脹形復合工藝成形天線座零件，為實現高徑比大于1的深筒形件成形找到一條行之有效的途徑。張士等提出了“活動凹模結構”[1920]概念，進一步提高了薄板對脹形工藝的柔性與適用范圍。國內對液壓脹形工藝的研究起步較晚，開展的研究不夠全面和深入，基本上都停留在試驗與理論分析階段，數值模擬進行的也相對較少。在成形初期，內壓較低時，合模力較小，以利于板料拉入模具；在成形后期，當板料全部拉入模具內時，提高合模力保證密封，這時增加內壓力對零件進行整形。近二十年來，隨著汽車行業(yè)的迅速發(fā)展，要求組焊零件數少、輕量化、高質量和環(huán)保，這對板料的柔性成形技術的需求顯著增加，對技術的發(fā)展也提出了新的要求。[7]、[8]各自以實驗和數值模擬相結合對管材液壓脹形進行了分析。Fuchs首次發(fā)表了將液壓脹形用于金屬成形的研究成果，闡述了該項技術用于實際生產的可行性。其中DYNAFORM軟件是美國ETA公司與LSTC公司聯合推出的針對板料成形數值模擬的專業(yè)化軟件，該軟件能提供豐富高效的單元類型，接觸和交界面的處理技術處于同類軟件領先水平，上百種材料模型擴大了程序的應用范圍，能模擬簡單的拉延筋和多步沖壓成形，能確定沖壓件的最大應力應變部位、輸出厚度方向的應變圖、成形極限圖和具有真實感的成形過程動畫等。通過對板料成形的模擬仿真，可以清楚地了解每個瞬時工件的應力應變分布；結合彈塑性力學中的成形極限理論，分析成形中諸如起皺、回彈、破裂等問題，評估分析模具設計的合理性，可以為模具的設計改進提供重要的依據。在沖壓調試過程中，諸如破裂、起皺、回彈等常見的問題只能依靠工程師的經驗來解決。板的脹形加工工藝屬于板沖壓工藝的一種。其中吹脹式蒸發(fā)器具有熱傳導效率高、制冷速度快、外形美觀等優(yōu)點，適用于直冷式制冷類設備。 strain rate have an important influence on the bulging height of evaporator。根據焊道的力學性能，本文建立了簡化的有限元模型。采用傳統的設計制造方法，費時費力，產品生產效率低、質量差、開發(fā)周期長、成本高。運用數值模擬技術來確定不銹鋼蒸發(fā)板脹形加工的各項工藝參數，可以減少產品的試制和調試，降低成本。通過反復模擬計算，選定合理的脹形壓力，并解決脹形高度分布不均勻的問題，并對加載路徑對板料厚度分布的影響進行了研究。 welding deformation region of evaporator and its vicinity is a high risk area wh