Deformation Behaviors of Laser Forming of Ring Sheet Metals

Laser forming is a highly flexible sheet metal forming technique. In laser forming along curved irradiation paths, the heated zone is bigger and the effects of the processing parameters on the deformation are complex. The deformation behaviors of laser forming of ring sheet metals have been investigated from the thermal-mechanics analysis by the finite element (FE) simulation based on the proposed finite element method model. The effects of ring central angle and scanning path on deformation of ring sheet metal were investigated. The results are as follows: (1) in comparison with the laser bending along linear path, the marked third point has two peak temperatures during the laser forming process along curved path; (2) the forming process fluctutes continuously and the sheet edge is warped because the rigid-ends effect due to the restriction of sheet; (3) when the ring central angle increases, the displacement difference of the marked three points decreases and then increases, and the warped curvature of sheet edge decreases; (4) when the laser beam diameter increases, the displacement difference of the marked three points decreases and the warped curvature increases.     

基于有限元映射算法的试验网格显示及其应用

基于有限元映射算法和三角形面积坐标法提出了一种新的试验网格分析算法,该算法可以按试验网格模式显示板料成形数值模拟结果,而且具有原理简单、易实现、执行速度快等优点.基于本算法,提出了塑性成形物理模拟中的网格分析法,真实地模拟板料在冲压变形过程中各试验网格的变形情况.与变形云图只能显示一维方向上的物理量相比,网格分析法能够直观模拟板料在二维平面上的应变变化情况,方便用户直观了解板料的变形,改进了工艺设计.     

板料成形中的大变形接触问题的有限元解法

基于弹塑性有限变形理论，采用ＵｐｄａｔｅｄＬａｇｒａｎｇｅ描述建立了用于板料成形分析的动力学有限元数学模型，考虑到材料的各向异性，给出了Ｊａｕｍａｎｎ应力形式的各向异性本构关系．引用罚函数法处理接触边界，对于板料与模具之间的摩擦采用修正的库仑摩擦定律，保证了计算的稳定性．基于此模型编制的有限元程序对一盒形工件的成形进行了数值分析，计算结果与实验结果基本符合．     

金属薄板面内成形过程的有限元分析

基于金属板材塑性变形的损伤本构关系，运用有限元数值法分析了金属薄板的面内成形过程。首先假设材料损伤发生在局部区域，发现当损伤到达其临界值时，板内会产生颈缩并迅速扩展；接着分析了薄板内部损伤和变形的发展过程及其对材料成形性能的影响。最后用有限元法计算得到了2024-T3和6111-T4铝板的成形极限曲线以及相应的试验数据。结果表明，用有限元法计算的数值曲线与试验数据相当吻合。     

钛合金网板多点成形起皱缺陷的数值模拟

采用动态显式有限元软件,针对不同厚度、不同曲率半径的带孔网板和无孔板球形面的无压边多点成形过程进行了数值模拟.模拟结果表明,在相同的成形条件下,带孔网板成形球形件时不易起皱,成形效果较好.分析表明,带孔网板成形时不易起皱的原因是网孔吸收了部分金属变形,从而减小了网板起皱的趋势.通过模拟得到了带孔网板和无孔板成形球面件时不起皱成形极限与板厚的关系曲线.实验结果表明,模拟结果与实验结果吻合良好,且满足与不起皱成形极限图的对应关系.     

盒形件成形过程的计算机模拟

本文基于有限变形理论建立了三维金属板料成形过程的弹塑性薄膜有限元数学模型.数学模型采用流动坐标系中的Total Lagrange描述、J_2型本构方程、等向强化假设,考虑了板料的厚向异性,对于金属板料与模具的摩擦采用近似的库仑摩擦定律.采用根据此模型编制的程序模拟了盒形件的成形过程,并与实验结果进行了对比.     

实体壳单元在板料成形及回弹模拟中的应用

开发了基于实体壳单元的动力显式及隐式程序,模拟了板料成形及回弹过程.该实体壳单元具备如下特性：考虑厚度变化的双面接触判断精确模拟了板材厚向挤压变形;采用厚向多点积分方式求解内力,精确地描述了弯曲效应,回弹预测更为准确;面内减缩积分有效抑制了剪切闭锁与体积闭锁;黏性阻尼沙漏控制算法克服了面内减缩积分激活的零能模式;采用改进的平面应力本构模型且结合希尔二次异性屈服准则,使得实体壳单元同时获得实体单元和壳单元的特性,非常适合于非线性大变形有限元分析.给出了几个算例验证单元的有效性及程序的稳健性,并与实验结果及相关文献中的模拟结果进行了比较.     

两道次板材渐进成形过程仿真与实验验证

针对渐进成形工艺加工侧壁较陡零件时板材厚度减薄严重的问题,通过建立基于ABAQUS的两道次板材渐进成形有限元模型,比较单道次与两道次成形路径下零件厚度分布和等效塑性应变历史变化规律,研究了两道次成形策略对板材成形极限的影响。结果显示,与单道次成形件相比,两道次成形件变形量最大的区域离零件底部更近,在所选A、B、C3点处的等效塑性应变最大值分别减小了66.2%、81.9%和36.0%,且板材变形更加均匀,使零件最小厚度增加了16%左右,表明两道次成形路径能大幅提高板材成形极限。经实验验证,数值模拟结果基本与实际吻合。     

轿车离合器轴承套圈级进冲压工艺参数自寻优

以轿车离合器板料多工步级进冲压轴承套圈为例,提出一种适用于大变形、大应变的级进冲压过程的径向基函数神经网络模型,结合有限元计算机数值模拟结果和遗传算法,达到优化冲压工艺参数的目的。     

改进的一步模拟法及其在板料成形分析中的应用

研究了基于形变理论的板料成形一步模拟法（又称为反算法）．采用由CST（Constant Strain Triangular）薄膜单元和DKT6（Discrete Kirchhoff Triangular）板单元组合而成的DKTl2壳单元,既可以考虑面内薄膜力的作用,也可以叠加弯曲效应对单元的影响．引入Barlat提出的6个应变率分量表示的塑性势函数,可以更好地描述板料面内各向异性．用弧长展开法获得初始解,并利用反向变形法对其进行改进,增强了求解的稳定性,提高了计算精度．盒形件的拉深实例证明,该改进的方法可以更为有效地模拟实际变形情况,分析结果具有较高的可信度．     

基于网格拓扑关系的截面物理量显示技术

基于金属板料冲压成形模拟过程中有限元网格自适应加密与减密技术的特点,提出了自适应网格单元拓扑关系的截面物理量显示算法,可以快速、准确有效地确定特定截面与有限元自适应网格的交线,实现截面相关单元物理量显示.与板料成形仿真软件FASTAMP后置系统的集成验证表明,算法具有搜索速度快、准确性高、实现简单的特点.     

增量法在金属塑性成形有限元分析中的应用

有限元法是一种有效的数值计算方法，已经被广泛应用于金属成形过程的数值模拟中，由于金属塑性成形多是大变形且一般都是非线性的，所以需要运用增量理论来进行分析。本文论述了增量法在金属塑性成形有限元分析中应用的原理及方法，以Marc软件为平台，介绍了增量法在金属塑性成形有限元数值模拟中的应用。     

多道次辊弯成形数值模拟技术

利用ABAQUS软件对多道次辊弯成形数值模拟技术进行了研究.基于动力显式算法,采用引导板带动板料进入轧辊的模拟方式,建立开口类型钢多道次辊弯成形的有限元模型.重点分析了多道次模拟中,模型建立、单元选择、边界条件、虚拟成形速度、加载曲线、摩擦模型和回弹等关键问题,提出了适合于多道次辊弯成形分析的数值模拟方法.通过模拟外卷边槽钢的12道次辊弯成形过程,验证了方法的有效性.     

板材成形过程中直拉深筋作用的数值模拟

本文通过对板料在直拉深筋中变形过程的分析,给出了一个简化的直拉深筋作用分析模型.针对这个模型建立了有限变形弹塑性有限元方程,并利用所编制的程序计算了半圆形截面和方形截面直拉深筋作用下板料的变形.实验表明数值分析结果是可靠的.     

弹塑性大变形率问题的变分原理和应用

本文根据Hiil(1958,1959)一般变分原理,采用流动坐标导出了弹塑性大变形及非线性率问题的,分别以初始和现时构形为参考状态的,适合于有限元计算的变分方程,并用根据该变分方程建立起来的有限元公式对处于平面应变条件下的,带有微小缩颈状初始几何缺陷的聚合物板的缩颈过程作了分析,分析时考虑了材料的硬化,本文所导出的变分方程适于分析包括金属塑性成形在内的弹塑性大变形过程。     

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．     

板料冲压成形过程的三维动态模拟

采用随动拉格朗日坐标 ,应用三维弹塑性大变形有限元动态分析技术 ,模拟了板料拉深成形的全过程 ,得到了拉深过程中任意时刻各处的应力和应变值 .取壁部单元的最后应变值 ,反映到成形极限图上 ,与实验测得结果进行比较 ,符合良好 .改变压边力这一参数 ,得到了预期结果 ,真实再现了实验现象 .     

船舶钢板激光弯曲成形的数值模拟及实验研究

对船舶钢板激光弯曲成形过程进行了数值模拟及实验研究。建立了成形过程的三维非线性热力耦合有限元模型,模型中考虑了材料热物性参数和力学性能参数与温度的相关性。计算了弯曲成形过程的温度场及变形场,预测了钢板的最终弯曲角度。实测了激光弯曲成形过程中的温度变化和弯曲变形量。数值模拟结果与实验结果吻合较好。     

三维曲面柔性卷板成形技术及其数值模拟

介绍三维曲面柔性卷板成形技术,并与传统卷板成形和多点成形进行了对比. 对柔性卷板成形装置进行研究并开发出相应的实验装置. 建立柔性卷板成形的有限元模型,并对其成形过程进行数值模拟,得到了较好的模拟结果. 模拟了两种不同材料板材的成形效果,分析了其产生不同成形效果的原因.     

考虑现浇楼板影响的砖砌墙体抗震性能研究

基于ABAQUS建立砌体墙片有限元模型,与选取的试验墙片结果进行对比,验证有限元模拟的可信度;再利用有限元模型分别研究现浇楼板、砂浆强度、圈梁截面尺寸、墙顶竖向压应力、开洞率和墙片高宽比对砌体墙片抗震性能的影响。结果表明,现浇楼板、构造柱和圈梁共同构成整体,加强了对墙片的约束,减轻了墙片的损伤;提高砂浆强度等级,墙片的承载力和延性将增大;适当的圈梁截面尺寸能有效减轻墙片的破坏程度;适当的墙顶竖向压应力能显著降低墙片的破坏程度;墙片开洞会降低其承载力和位移延性;增大墙片的高宽比,墙片的承载力将减小,且墙片主要破坏形式从剪切型破坏转化成弯曲型破坏。