MARC應用於翼片鍛造之模具最佳化設計

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：34

、訪客IP：3.135.205.231

姓名

官愛蓮(Ai-Lian Guan) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

MARC應用於翼片鍛造之模具最佳化設計
(Mold shape optimization design for forging of aerofoil sections using FE simulation software MARC)

相關論文

★ 中尺寸LED背光模組之實驗研究	★ 利用有限元素法與反應曲面法探討金屬成型問題之最佳化設計-行星路徑旋轉鍛造傘齒輪為例
★ 以反應曲面法進行行動電話卡勾之最佳化設計	★ 以微分式內涵塑性理論分析材料受軸向循環負載之塑性行為
★ A1070在累進式背擠製下的機械性質與微結構之研究	★ 超音波輔助沖壓加工之應用-剪切、引伸與等通彎角擠製
★ 應用多體動力學於具循環氣體負載之迴轉式壓縮機振動預測模型建立	★ 以有限元素法與反應曲面法分析螺旋傘齒輪之旋轉鍛造最佳化設計
★ 超音波振動輔助鋁合金6061及低碳鋼S15C拉伸試驗之研究	★ 旋轉鍛造螺旋齒輪製程分析
★ 等通道扭轉彎角擠製之有限元素法及反應曲面法分析	★ 以有限元素法與反應曲面法分析增量式板金成形
★ 以有限元素法與反應曲面法分析螺旋傘齒輪之雙錐輥旋轉鍛造最佳化設計	★ 以有限元素法與反應曲面法分析兩點增量成形
★ 引伸成形加工問題之有限元素分析	★ 應用流函數法分析軸對稱熱擠製加工問題

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

本文目的在利用MARC有限元素軟體，分析NACA0022葉片冷鍛(Cold Forging)加工之最佳化問題，建立最佳模具曲線。
　　首先利用魏[23] 所得之軸對稱閉模冷間鍛造成形實驗值及上界限解，與成形負荷與速度場比對之結果，驗證MARC分析冷鍛加工問題的可靠性與妥適性。
　　再應用MARC有限元素分析軟體，結合最佳化軟體IMSL，建立MARC之最佳化系統，分析葉片鍛造加工問題。以不同摩擦條件，探討材料受力情形、建立最佳模具曲線，使得鍛件最後尺寸與目標葉片曲線誤差量最小。最後，針對誤差趨勢，發展出加權目標函數，改善材料因回彈所造成之局部誤差。

摘要(英)

The purpose in this paper is that use the finite element software MARC to analyze the optimization of NACA0022 blade by cold forging processing and establish the best mold shape.
First, to confirm the reliability of the finite element software MARC, we use the experiment and upper-bound method solutions of load and velocity field by Wei’s [ 23 ] cold forging in axial-symmetry close-die, to compare with those solutions of MARC.
Also we union he finite element software MARC and optimal software IMSL to establish a optimal system of MARC which analyze the problem of blade in forging processing. By setting different factor of friction, we can discuss the stress of material and establish best curve of mold to get the minimum error between the final curve by forging and the goal curve of blade . Finally, in view of the erroneous tendency, we develops the cost function which has weight factor to improve the local error because of the spring back of material.

關鍵字(中)

★ 金屬成形
★ 鍛造
★ 有限元素分析
★ 最佳化

關鍵字(英)

★ forging
★ optimization
★ aerofoil
★ FEM
★ MARC

論文目次

摘要 Ⅰ
致謝 Ⅱ
目錄 Ⅲ
圖表說明 Ⅵ
符號說明 Ⅷ
第一章緒論
1-1 前言 1
1-2 文獻回顧 5
1-3 研究動機與目的 9
第二章基本理論
2-1 最佳化設計基本定義 11
2-1-1 設計變數 11
2-1-2 目標函數 12
2-1-3 限制條件 12
2-2 MARC架構 14
2-2-1 有限元素求解程序 14
2-2-2 界面功能簡介 16
2-3 MARC前處理系統定義 17
2-3-1 材料性質定義模式 17
2-3-2 接觸定義 19
2-3-3 網格重新劃分與自適應技術 19
2-3-4 摩擦效應定義 20
2-4 MARC分析求解技術定義 21
2-4-1 參考座標系統 21
2-4-2 非線性代數方程組疊代求解方法 22
2-4-3 收斂性判斷依據 23
2-4-4 元素技術 25
第三章 MARC應用分析與最佳化數值方法
3-1 MARC應用分析　　　 27
3-1-1 軸對稱閉模冷間鍛造成形實驗條件 27
3-1-2 有限元素環境設定 27
3-2 最佳化數值方法 31
3-2-1 基本假設 32
3-2-2 有限元素環境設定 32
3-2-3 最佳化設計方法 35
第四章結果與討論
4-1 軸對稱閉模冷鍛成形實驗驗證結果 39
4-1-1 軸對稱閉模冷間鍛造成形負荷 39
4-1-2 胚料速度分析 40
4-2 葉片鍛造最佳化誤差分析 41
4-2-1 葉片鍛造誤差分析 42
4-2-2 葉片鍛造之成形鍛件速度場與成型力量分析 45
4-2-3 摩擦條件對葉片鍛造成形力量的影響 46
4-2-4 葉片鍛造之鍛件等效應力及等效應變分析 46
第五章結論與建議
5-1 結論 48
5-2 建議 49
參考文獻 51
附錄 81

參考文獻

[ 1] L. B. Aksenov, N. R. Chitkara, W. Johnson, “Pressure and deformation in the plane strain pressing of circular section bar to form turbine blades,” Int. J. Mech. Sci. 17 (1975) 681-688.
[ 2] R. Hill, Mathematical Theory of Plasticity. Oxford University Press, London, 1950.
[ 3] W. Johnson, Proc. Third U.S. Natn. Cong. Appl. Mech., Brown University, Providence, p.571, 1958.
[ 4] B.S. Kang, N. Kim, S. Kobayashi, “Computer-aided perform design in forging of an airfoil section blade,” Int. J. Mach. Tools Manuf. 30 (1990) 43-52.
[ 5] G. Maccarini, C. Giardini, G. Pellegrini, and A. Bugini, “The influence of die geometry on cold extrusion forging operations: FEM and experimental results,” J. Mater. Process. Technol. 27 (1991) 227-238.
[ 6] Z. Wang, K. Xue, Y. Liu, “Backward UBET simulation of a blade,” J. Mater. Process. Technol. 65 (1997) 18-21.
[ 7] H. Ou, R. Balendra, “Preform design for forging of aerofoil sections using FE simulation,” J. Mater. Process. Technol. 80-81 (1998) 144-148.
[ 8] M. Zhan, L. Yuli, Y. He, “Research on a new remeshing method for the 3D FEM simulation of blade forging,” J. Mater. Process. Technol. 94 (1999) 231-234.
[ 9] Z. M. Hu, T. A. Dean, “Aspect of forging of titanium alloys and the production of blade forms,” J. Mater. Process. Technol. 111 (2001) 10-19.
[10] X. Lu, R. Balendra, “Temperature-related errors on aerofoil section of turbine blade,” J. Mater. Process. Technol. 115 (2001) 240-244.
[11] X. Duan, T. Sheppard, “Shape optimization using FEA software: a V-shaped anvil as an example,” J. Mater. Process. Technol. 120 (2002) 426-431.
[12] X. Zhao, G. Zhao, G. Wang, and T. Wang, “Preform die shape design for uniformity of deformation in forging based on preform sensitivity analysis,” J. Mater. Process. Technol. 128 (2002) 25-32.
[13] M. Zhan, Y. Liu, H. Yang, “Influence of the shape and position of the perform in the precision forging of a compressor blade,” J. Mater.
Process. Technol. 120 (2002) 80-83.
[14] H. Ou, C. G. Armstrong, “Die shape compensation in hot forging of titanium aerofoil sections,” J. Mater. Process. Technol. 125-126 (2002) 347-352.
[15] L. Yuli, Y. He, Z. Mei, and F. Zengxiang, “A study of the influence of the friction conditions on the forging process of a blade with a tenon,” J. Mater. Process. Technol. 123 (2002) 42-46.
[16] H. Ou, C. G. Armstrong, M. A. Price, “Die shape optimization in forging of aerofoil sections,” J. Mater. Process. Technol. 132 (2003) 21-27.
[17] “IMSL MATH/LIBRARY, User’s Manual, Fortran Subroutines for Mathematical Applications,” IMSL, Inc., Ver2.0, April, 1992, pp. 1030-1035.
[18] H. D. Hibbitt, P. V. Marcal, and J. R. Rice, “A Finite Element Formulation for Problems of Large Strain and Large Displacement,” Int. J. Solids Struct., Vol.6, pp.1069~1086,1970.
[19] R. M. McMeeking, and J. R. Rice, “Finite Element Formulations for Problems of Large Elastic-plastic Deformation,” Int. J. Solids Struct., Vol.11, pp.601~616,1975.
[20] “Theory and user information,” MARC Analysis Research Corporation. Volume A. Version 7.
[21] “Mentat Command Reference,” MARC Analysis Research Corporation. Version 3.1.
[22] “User Subroutines and special Routines,” MARC Analysis Research
Corporation. Volume D. Version 3.1.
[23] 魏有能,“軸對稱閉模鍛造之上界限單元分析” , 碩士論文,國立成功大學機械工程研究所, 1987
[24] 廖鴻賓, “MARC應用於冷鍛加工分析及其驗證分析” , 碩士論文, 國立中央大學機械工程研究所, 2003
[25] 楊文豹, “MARC應用於冷渦輪葉片鍛造之分析” , 碩士論文, 國立中央大學機械工程研究所, 2004
[26] http://www.aerospaceweb.org/question/airfoils/q0100.shtml

指導教授

葉維磬(WEI-CHING YEH)

審核日期

2005-7-14

推文