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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳佳萬
研究生(外文):Jia Wine Chen
論文名稱:金屬板材拉伸與引伸成形極限之研究
論文名稱(外文):A Study of Limitation of Sheet Metal Streching and Drawing
指導教授:黃佑民黃佑民引用關係
指導教授(外文):Y. M. Huang
學位類別:博士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:機械工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1995
畢業學年度:83
語文別:中文
論文頁數:188
中文關鍵詞:引伸成形引伸極限比拉伸成形
外文關鍵詞:DrawingLimit drawing ratioStreching
相關次數:
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本研究之目的在於應用彈塑性增量理論有限元素法發展一套模擬金屬板材
在軸對稱條件下,解析板金在拉伸及引伸過程中所需之參數對製程的影響
。本研究 CAE 係統 的建立是以 (updated Lagrangian formulation)
為理論基礎,並將決定衝頭增量大小的{\rm $ r_{min} $ }方法,擴充為
包括元素的降伏、節點與工具的接觸或脫離、最大應變及旋轉增量限制等
。節點與工具之間的摩擦是採用修正之庫倫摩擦定律以計算拉伸及引伸成
形過程中之摩擦係數。本研究之破裂成形極限的判斷基準是以拉伸試驗試
片破斷面的厚度為基準,當拉伸或引伸過程中之料片厚度低於此值時即判
定材料已產生破裂。藉由有限元素法的數值模擬可得到拉伸及引伸過程中
之全部變形履歷資料,如各成形階段之變形圖,衝頭負載與衝頭位移之關
係,料片的厚度分佈及破裂極限等,並與實驗係結果作比較。所比較之結
果兩者在各方面均非常的接近。驗證了本研究論文所發展的彈塑性有限元
素法程式之可信度及精確度。此外在引伸過程之研究上尚可得到下列的結
果 (1).使用固體潤滑劑 (硬脂酸鋅粉)較使用液體潤滑劑(壓板油)在引伸
成形製程之成形性為佳,如負載較低,厚度的變化較小及極限引伸比較大
等等。(2).在五種不同的模具圓弧角(R=4.8 mm ,8.0 mm,10.0 mm
,12.0 mm,14.0 mm)之分析中,模具圓弧角愈大引伸的成形性愈佳
。(3).在三種不同的工具間隙(c=1.04t,c=1.15t,c=1.22t)中,以
c=1.15t 的成形性最佳,其次為 c=1.04t,c=1.22t 的成形性最差。以上
三種結果在數值解析與實驗上均有相同的結果。本文所建立之分析模式,
能完整的模擬出在模具設計時所需要的各種參數對製程之影響,作為模具
設計者的參考,此 CAE 系統能應用在一般的 PC電腦上,且能在短時間內
完成。因此對於在工廠中的 模具設計及製程上的改良,應具有相當大的
助益。
The purpose of this thesis is to use the model of elasto-
plastic incremental finite element to analyze the influence of
manufacturing parameters in axisymmetric sheet stretching and
drawing process. The formulation of this CAE system is based on
ULF (updated Lagrangian formulation). A special feature is to
extend the r_{min} method, which is used to determine the punch
increment, to the judgement of the element elasto-plastic
transient, contact or separation of the node at tool-metal
interface, and the confinement of maximum element strain and
rotation. The Coulomb friction model is modified to calculate
the friction coefficients at the interface of die and nodal.
The fractured thickness of speciment in tension experiment is
adopted as the criterion of fracture. That is, if the sheet-
thickness of the stretching or drawing process is less than
this value, then the fracture of material in this region will
happen. Using the simulation of finite element method, the data
of the whole deformation history of stretching and drawing can
be obtained. The data includes diagrams in deformation stages,
relations of punch and stroke, thickness variation of sheet and
limit of fracture. The simulation results agree with the
results from experimental tests. This verifies the reliability
and accuracy of finite element program developed in this
thesis. In the drawing process, the following conclusions cab
be also obtained: (1) The formability of solid lubricant (Zinc
Stearate) is better than liquid lubricant (press oil). (2) From
the analysis of five different radii (R=4.8 mm, 8.0 mm, 10.0
mm, 12.0 mm, 14.0 mm), it can be found that the larger die-
radius the better formability. (3) In the three different die-
punch clearances (c=1.04t, c=1.15t, c=1.22t), the formability
of c=1.15t is the best. The same results can be obtained in the
experimental tests.
封面
中文摘要
英文摘要
誌謝
目錄
圖表索引
第一章 緒論
1.1 論文的及背景
1.2 論文的構成
第二章 理論基礎
2.1 基本假設
2.2 彈塑性應力-應變關係矩陣之推導
2.3 有限變形之total Lagrangian formulation
2.4 有限變形之updated Lagrangian formulation
2.5 有限變形之應力與應力率
2.6 大變形剛性統制方程式
第三章 收值分析
3.1 起始條件與接觸條件的處理
3.1.1 起始條件
3.1.2 彈塑性界面與接觸節點的處理
3.2 摩擦的處理
3.3 收值分析之流程
3.4 CAE與CAD的整合
第四章 板金拉伸成形加工之分析
4.1 邊界的處理
4.2 實驗方法與實驗設備
4.3 異向性材料數值分析與實驗結果之比較與討論
4.4 等向性材料數值分析與實驗結果之比較與討論
第五章 板金拉伸成形加工之分析
5.1 邊界的處理
5.2 實驗方法與實驗設備
5.3 潤滑劑對板金引伸成形極限之影響
5.3.1 實驗結果與討論
5.3.2 數值模擬分析
5.3.3 數值解析與實驗結果之比較
5.4 工具間隙大小對板金引伸成形性之影響
5.4.1 實驗結果與討論
5.4.2 數值模擬分析
5.4.3 數值解析與實驗結果之比較
5.5 模具圓弧角大小對板金引伸成形性的影響
5.5.1 實驗結果與討論
5.5.2 數值模擬分析
5.5.3 數值解析與實驗結果之比較
第六章 結論
6.1 結論
6.2 未來研究之展望
參考文獻
符號索引
作者簡介
其他
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