激光拼焊板破裂判据的建立及成形极限预测

为准确判断差厚高强钢激光拼焊板何时、何处发生破裂,在失效行为研究的基础上建立一种新的破裂判据.该破裂判据为:在建立拼焊板左半边成形极限图时,凸模载荷达到最大值时拼焊板发生破裂;在建立拼焊板右半边成形极限图时,拼焊板应变路径向平面应变状态漂移时破裂发生.基于该破裂判据,结合对高强钢拼焊板成形极限试验的仿真,建立其成形极限图.预测结果与试验数据吻合较好,验证了拼焊板破裂判据的正确性和有效性.基于建立的破裂判据,结合对拼焊板成形极限试验的有限元仿真,能够准确、快速获得差厚高强钢激光拼焊板的成形极限图.     

铝合金覆层板成形极限图

提出一种创新的试验方法研究铝合金覆层板的成形极限图,即采用单拉试验获得成形极限图的左半区域,右半区域采用不同椭圆度的凹模得到不同应力状态下覆层板的成形极限应变,并且在成形极限图中引入方板对角拉伸试验数据,用于预测板材成形过程中起皱缺陷的产生,使成形极限图的预测功能更加完善。同时,进一步研究不同覆板材料和厚度对铝合金目标板材成形极限图的影响。研究结果表明:在覆层板方式下,目标板材成形极限图中的极限临界区向上移动,并向右移动,成形极限增大,并且成形极限图中起皱区域面积减小,抗失稳能力提高。成形过程选择强度系数K较高、加工硬化指数n较大及适当厚度的覆板有助于成形板材成形性能的提高。     

PEI板材黏性介质温热胀形及有限元分析

根据不同温度条件下聚醚酰亚胺(PEI)力学性能和黏性介质压力成形原理,采用胀形和有限元分析方法对PEI板材黏性介质温热胀形过程进行研究,得到了不同温度条件下PEI板材的极限胀形试件高度以及变形过程应力与速度场的变化规律,分析了黏性介质温热成形对极限胀形试件的壁厚分布、透光性以及表面粗糙度的影响。研究结果表明:PEI板材在20~150℃范围内,随着温度的升高,材料等效应力分布梯度与材料流动速度分布梯度逐渐减小,试件变形更加均匀;PEI板材黏性介质温热胀形试件的最大壁厚减薄率在胀形试件中心呈现区域性分布,最大壁厚减薄率区域面积随着变形温度升高而增大,试验结果与有限元分析结果基本吻合;此外,通过对于PEI板材胀形试件的观测和粗糙度的测量,发现胀形过程没有对零件表面质量造成影响。     

板料FLD试验胀形冲头形状影响研究

参考板料成形极限图(FLD)试验国家标准,采用不同形状的胀形冲头进行了板料的FLD对比试验.对试验数据分析后发现:半椭球头形状的冲头相比半球头形状的冲头,其样件的破裂位置更接近中心高点位置；在单向拉伸、平面应变和等双向拉伸的应力状态下,半椭球头形状的冲头和半球头形状的冲头分别引起板料的应变路径有所差异.分析了应变梯度对FLD试验的影响规律,指出FLD试验采用半椭球头凸模有利于提高试验的稳定性和精度.     

PEI板材粘性介质温热胀形及有限元分析

根据不同温度条件下聚醚酰亚胺（PEI）力学性能和粘性介质压力成形原理,采用胀形和有限元分析方法对PEI板材粘性介质温热胀形过程进行研究,得到了不同温度条件下PEI板材的极限胀形试件高度以及变形过程应力与速度场的变化规律,分析了粘性介质温热成形对极限胀形试件的壁厚分布、透光性以及表面粗糙度的影响。研究结果表明：PEI板材在20~150 ℃范围内,随着温度的升高,材料等效应力分布梯度与材料流动速度分布梯度逐渐减小,试件变形更加均匀;PEI板材粘性介质温热胀形试件的最大壁厚减薄率在胀形试件中心呈现区域性分布,最大壁厚减薄率区域面积随着变形温度升高而增大,试验结果与有限元分析结果基本吻合;此外,通过对于PEI板材胀形试件的观测和粗糙度的测量,发现胀形过程没有对零件表面质量造成影响。     

基于韧性断裂准则的AZ31B镁合金板材成形极限预测

结合损伤起始判据和损伤演化准则,建立了完整的韧性断裂准则,基于ABAQUS中韧性损伤材料模型对AZ31B镁合金板材成形极限进行了预测。通过拟合单向拉伸应力应变曲线得到材料本构模型及损伤演化参数,建立了板材的Nakazima半球形凸模胀形有限元仿真模型,再基于韧性断裂准则预测了AZ31B镁合金板材室温下的成形极限,并分析了不同板材断裂失效判据对成形极限的影响。研究结果表明,基于所建立的韧性断裂准则,并以损伤演化过程中应变路径转变作为断裂失效判据,可以较准确地预测镁合金板材成形极限,得到的成形极限图与实验结果吻合较好。     

厚度梯度准则在成形极限图建立中的应用

介绍了一种预测板料发生颈缩的新准则--厚度梯度准则,该准则基于当板料发生颈缩时沿垂直于颈缩方向的厚度梯度分布存在着极值C;在板料成形过程中,当其厚度梯度值小于临界厚度梯度值C时,认为板料发生颈缩.采用eat/Dynaform软件仿真了HS钢的凸模胀形试验,基于厚度梯度准则有限元计算获得了其成形极限图(FLD).获得的FLD与通过理论计算和试验方法得到的结果进行了对比分析,基于厚度梯度准则的有限元计算结果与试验得到的数据吻合较好,且比理论计算得到的结果更接近试验得到的数据,从而证实了该方法的正确性和优越性.     

凹模温度对AZ31B镁合金板材冲压成形性能的影响

采用Nakazima半球凸模胀形法获取不同凹模温度下AZ31B镁合金板材的成形极限曲线(FLC),研究了温冲压过程中凹模温度对镁合金板材成形性能的影响.运用有限元法对等双拉试样进行热-力耦合模拟,得到不同凹模温度下的温度场,分析AZ31B镁合金板材与凹模在热传递过程中的热-力耦合关系.另外,通过试制汽车行李箱铰链支架盖板零件,验证了实际工况下凹模温度对AZ31B镁合金板材成形极限的影响.结果表明:凹模温度的降低,会显著改变AZ31B镁合金薄板成形时的温度梯度分布,造成材料成形极限的下降以及破裂位置的改变;不同凹模温度下所得FLC的模拟值与其实验值相符.     

复杂应变路径下的板料成形数值模拟

对建立板料成形极限图的各种试验和理论进行研究分析，指出现有试验和理论存在的缺点和不足．在此基础上通过运用有限元数值模拟与实冲试验相结合的方法，研究复杂应变路径下的板料成形极限，并以经过二次冲压的车辆左后悬挂架为例，研究了左后悬挂架危险点的应变路径，最终确定了该零件的成形方案．研究结果表明：有限元数值模拟可以实现复杂应变路径；应变路径的不同对冲压成形的结果有很大影响．     

厚度梯度准则在成形极限图建立中的应用

介绍了一种预测板料发生颈缩的新准则——厚度梯度准则,该准则基于当板料发生颈缩时沿垂直于颈缩方向的厚度梯度分布存在着极值C;在板料成形过程中,当其厚度梯度值小于临界厚度梯度值C时,认为板料发生颈缩.采用eat/Dynaform软件仿真了HS钢的凸模胀形试验,基于厚度梯度准则有限元计算获得了其成形极限图（FLD）.获得的FLD与通过理论计算和试验方法得到的结果进行了对比分析,基于厚度梯度准则的有限元计算结果与试验得到的数据吻合较好,且比理论计算得到的结果更接近试验得到的数据,从而证实了该方法的正确性和优越性.     

汽车桥壳液压胀形工艺的研究及最新进展

介绍了半滑动式液压胀形的基本思想以及小型汽车桥壳的液压胀形工艺过程,在普通液压机上试制出模拟样件。提出了钢管胀压成形工艺,先将两端缩径的管坯进行液压胀形得到轴对称的预成形管坯,再对其内部充液(水)并用模具压制成形,并试制出胀压成形桥壳样件。与液压胀形样件比较表明:胀压成形样件轮廓清楚,桥包部分过渡小圆角贴模性好,壁厚减薄量小,成形液压力低。     

一种板材小圆角胀压复合成形工艺解析

针对薄壁板材零件小圆角特征成形制造难的问题,提出了一种新型胀压复合成形工艺.其关键工艺参数为:预成形高度、预成形凹圆角大小和终成形胀形压力与背压凸模运行速度匹配关系.预成形高度决定了终成形小圆角的材料储备,预成形凹圆角的最佳值为充液拉深时凸模圆角可取的最小值,通过理论分析给出了预成形高度和预成形凹圆角的计算方法.建立了胀压复合成形过程力学模型,通过应力状态分析给出了不同胀形压力与背压凸模运行速度匹配关系下坯料圆角区变形状况.同时基于有限元模拟和工艺试验,研究了预成形高度和终成形胀形压力与背压匹配路径对试验件成形质量的影响,验证了理论分析的准确性,并证明了该新工艺的适用性.     

热轧AZ31镁合金薄板的室温成形性

针对AZ31镁合金板材室温冲压成形较差的特点,采用不同轧制温度获得镁合金板材,使用半球形凸模胀形,绘制镁合金室温成形极限图并分析轧制温度对镁合金板材组织和室温成形能力的影响.发现AZ31镁合金板材的成形性能不仅与晶粒尺寸有关,还与晶粒取向有关.基面织构的减弱可明显提高板材的胀形性能,在基面织构强度相似的情况下,晶粒尺寸对板材的成形性能起决定性影响.     

金属板料单点渐进成形轨迹优化及模拟研究

表面质量差是金属板料渐进成形工艺的重要缺陷。针对曲面零件单点渐进成形表面质量差的问题,文章提出了一种基于零件截面曲线形状用增量弧长S0来控制增量步长Δz的方法,建立了Δz与增量弧长S0间的计算关系;以曲面零件为研究对象,与固定增量步长成形方法对比,利用有限元软件ANSYS/workbench模拟零件单点渐进成形过程,分析了S0对板料厚度变化和板料应变的影响。试验与模拟结果表明:该方法不仅有效改善了曲面零件成形后的表面质量,单件零件成形效率也明显提高,加工层数为30层时,成形效率提高19%,50层时,成形效率提高22%;优化方法得到的零件在平缓曲面处厚度更厚,该处零件厚度随着S0的增加而增加;优化方法导致的板料应变大于传统成形方法,且S0越小应变越均匀,但最终板料应变趋于一致。     

基于拉深孔成形技术的杯形件拉深数值模拟

分析了拉深孔成形时的力学机理,并以杯形件为研究对象,进行拉深孔成形有限元模拟,同时分析了拉深后拉深件的危险断面处厚度减薄率和成形极限图(FLD).分析结果表明,拉深孔排列规律、密度和孔径变化对板料的极限拉深高度有很大影响.     

Ni-Cr-W-Mo合金异型件热旋成形的质量分析

 基于ABAQUS软件的Explicit/Standard模块建立了Ni-Cr-W-Mo合金异型件热旋成形的多道次热力耦合三维有限元模型,研究了Ni-Cr-W-Mo合金异型件热旋成形过程中的应力应变场的分布以及成形规律和常见缺陷。结果表明,考虑到缺陷的形成以及成形道次尽可能减少等因素,旋压间隙应大于3.7mm;此外,工件在靠近中心轴的部分贴模性非常好,但越靠近工件口部,不贴模的趋势越明显。     

应力-应变曲线形式对铝合金板料成形极限的影响

为使板料的成形性分析更符合实际,以Marciniak-Kuczynski(M-K)理论为基础,提出了采用应力-应变测量数据预测铝合金板料成形极限的方法.分别采用应力-应变测量数据、幂指数以及多项式拟合曲线三种应力-应变形式对6016-T4和7075-T6铝合金板料的成形极限进行研究.通过单向拉伸实验得到材料的应力-应变数据,构建了不同形式的曲线模型,计算了相应的极限应变,并绘制了板料成形极限曲线.将理论上预测的FLC与胀形实验结果进行对比,结果表明,采用应力-应变测量数据对板料成形极限的预测最好,而常用的幂指数拟合曲线得到的预测结果与实验存在一定的偏差.     

考虑空洞演化效应的金属超塑性变形理论

根据金属超塑性变形时一般出现严重空洞化的特点,对金属板料超塑性变形时的屈服准则、空洞长大模型、材料损伤动力学方程、起塑性极科的受拉（包括双向受拉）失稳过程和先稳时的成形极限计算方法,起塑性极科成形极限图的预测以及自由胀形和充模胀形等具体起塑成形工艺考虑空洞演化效应的工艺计算与分析等问题进行了系统全面的研究．从而形成了考虑空洞演化效应的金属起塑性变形理论体系。对考虑空洞演化效应的金属起塑性变形理论中的基本问题作了扼要介绍。     

冷弯薄壁型钢拼合箱形柱的畸变屈曲性能研究

为研究冷弯薄壁型钢(CFS)拼合箱形截面柱的畸变屈曲性能,首先对9根C形截面柱、9根U形截面柱及21根由C形和U形拼合而成的箱形截面柱进行轴压试验研究和数值模拟分析,考察其屈曲模式特征和受力特性.在此基础上,提出一组假设模型以研究螺钉间距对拼合箱形截面柱变形特征和极限承载力的影响规律及其与试件半波长之间的关系.研究结果表明:1)不同螺钉间距的试件,畸变屈曲半波数量和半波长(λc)均不相同.2)螺钉间距小于0.9λc时,箱形截面柱的承载力大于C形和U形柱的承载力之和,即1+1>2的拼合效应.3)螺钉间距大于0.9λc时,箱形截面柱的承载力逐渐接近C形和U形柱的承载力之和,即1+1≈2.为计算CFS拼合箱形截面柱的极限承载力,在美国规范中直接强度法的基础上提出了一种计算箱形截面柱畸变屈曲弹性临界荷载的方法,将计算的临界屈曲荷载用于直接强度法以得到拼合箱形截面柱的极限承载力,理论计算结果与试验及有限元结果均比较吻合,验证了本文提出方法的准确度和适用性.     

大变形多通管挤压胀形介质的研究

在分析用挤压胀形工艺把无缝管坯一次成形为大变形多通管的可行性的基础上，讨论了各种胀形介质对工艺过程的影响，指出最适合于获取超长支管的胀形介质是流体，给出了坯料计算公式．通过试验研究，获得了长径比达３．６的多通管