箔材激光弯曲成形的有限元模拟

建立了箔材微尺度激光弯曲成形的三维热力耦合有限元模型,并采用大型非线性有限元软件MSC.Marc对其激光弯曲成形过程进行数值模拟.通过模拟计算得到了箔材弯曲变形过程中的温度场、变形场与应力应变场.分析了应力、温度、变形三者之间的内在关系.研究发现:采用功率为25 W,光斑直径为0.2 mm的激光光束,以100 mm/s速度扫描厚度为0.1 mm的不锈钢箔,其弯曲成形的主要机理为温度梯度机理.     

基于实体单元的板材渐进成形数值模拟分析

为研究渐进成形的成形机理及工艺参数对成形力的影响,应用三维实体单元对成形过程进行数值模拟分析和相应的实验研究.在解决数值模拟中运动轨迹加载等难点问题的基础上,合理简化有限元分析模型,提高数值模拟计算效率.采用坐标网格法实验,并通过检测板材厚度的变化,验证了模拟结果的准确性.通过对模拟和实验结果的研究分析,提出了一种不同于剪切变形的新的变形机理,即主要变形区的板材是平面内拉伸变形及局部反向弯曲变形的组合;对成形力的数值模拟正交实验表明层间距是成形力的主要影响因素,并且成形力随层间距的减小而减小.     

板料激光弯曲成形动力显式有限元模拟

考虑物性参数与温度的相关性,将三维瞬态温度场与热弹塑性形变场耦合,对激光诱发的热应力弯板过程进行了动力显式有限元模拟并定量地揭示了其成形机理．分析发现：激光弯曲成形时板料的应力状态与机械折弯时有根本不同;当激光束沿直线单向扫描时,板料两端的弯曲角度不同;板料的长度大于10倍板厚或5倍光斑尺寸时,板长对弯曲角度的影响不再显著;沿扫描方向,距离光斑中心3倍光斑尺寸以外的区域,仍然对弯曲变形量产生影响．数值模拟所得的位移场的形态与实验吻合．     

板料激光弯曲成形动力显式有限元模拟

考虑物性参数与温度的相关性,将三维瞬态温度场与热弹塑性形变场耦合,对激光诱发的热应力弯板过程进行了动力显式有限元模拟并定量地揭示了其成形机理.分析发现:激光弯曲成形时板料的应力状态与机械折弯时有根本不同;当激光束沿直线单向扫描时,板料两端的弯曲角度不同;板料的长度大于10倍板厚或5倍光斑尺寸时,板长对弯曲角度的影响不再显著;沿扫描方向,距离光斑中心3倍光斑尺寸以外的区域,仍然对弯曲变形量产生影响.数值模拟所得的位移场的形态与实验吻合.     

高强钢板弯曲成形界面压力变化规律及黏模行为

以汽车用高强钢板DP600为研究对象,采用数值模拟与工艺试验相结合的方法研究弯曲变形模式下成形界面压力分布规律及其黏模行为。研究结果表明:在高强钢板弯曲成形过程中,凹模圆角的接触压力存在瞬态和稳态2个阶段,分别对应着磨损严重的2个区域:0~10°和30°~50°。经过200次弯曲成形实验后,凹模圆角0~10°和30°~50°2个区域的R_y较大,表明该区域黏模行为较严重,验证数值模拟结果的可行性与有效性。     

管材塑性弯曲成形的有限元数值模拟分析

为深入研究管材塑性弯曲成形机理,利用数值模拟方法建立了包括工艺参数在内的管材弯曲成形全参数化有限元模型,并验证了模型的有效性.在此基础上,详细分析了管材弯曲变形过程中的应力应变分布.结果表明,最大等效应力发生在弯管起弯侧,最大等效应变则沿弯管变形区域均匀分布,管材弯曲成形处于平面应力状态和三向应变状态.     

35CrMo曲轴热成形材料模型的研究

本文通过对大型曲轴用钢３５ＣｒＭｏ 的热力模拟试验和数据处理,探讨了曲轴弯曲镦锻的热成形机制,研究了变形温度、应变速率等参量对３５ＣｒＭｏ 钢应力应变关系和再结晶特征的影响。建立了该类钢热成形的材料模型、给有限元数值模拟曲轴弯曲镦锻热成形过程提供了基本数据,也为大型曲轴热成形力能参数和温度制度的合理确定提供了科学依据。材料模型的确定,对于研究热成形实质,预报与控制工艺质量和产品质量乃至新工艺开发都有重要意义。     

激光喷丸成形轴线几何效应解析建模

激光喷丸成形作为一种基于单脉冲激光冲击累积效应的无模柔性成形技术,成形中几何效应对于弯曲变形量的影响直接关系到成形精度控制.轴线几何效应是复杂型面成形几何效应的重要组成部分,其对弯曲变形的影响缺乏有效的分析方法.基于圆弧轴线梁变形假设,通过激光喷丸成形等效弯曲分析方法,建立轴线几何效应分析解析模型,实现弯曲方向轴线几何效应的分析.通过激光喷丸成形固有应变数值模型验证表明,该模型能够有效反映轴线初始几何特征对于激光喷丸弯曲变形的影响;计算结果准确性与初始轴线圆弧半径有关;初始轴线圆弧半径较小时,误差相对较大.轴线初始半径对于激光喷丸弯曲变形影响较大,不同轴线初始半径分析结果表明,轴线初始半径增大时,轴线初始半径的几何效应逐渐减小.     

板边预弯弹复解析及实验研究

采用双线性硬化材料模型,基于小曲率弯曲变形假设,建立了预弯成形弹复理论解析模型,得到了预弯回弹后弯曲角与工艺参数之间的数学表达式。用VC软件编程进行数值计算,并进行了实验验证,理论计算结果与实验结果比较一致,验证了理论解析的正确性。研究结果为实际生产快速准确制定预弯成形工艺参数提供了理论依据,为大型直缝焊管板边预弯成形工艺规划CAPP系统设计奠定了理论基础。     

板料激光直线扫描弯曲角度的解析模型

基于传统固体力学的平衡方程和相容性关系,同时考虑了板料激光成形中加热阶段的塑性变形和冷却过程的弹性变形,利用已有的激光扫描温度分布模型,建立了板料成形弯曲角度的解析模型.通过与实验数据相比,验证了该模型的准确性;与Vollertsen和Yau模型的比较结果表明,该模型精度远远高于现有其他的解析模型.     

激光冲击成形的仿真与实验研究

采用实验与仿真相结合的方法研究激光冲击成形.首先对黄铜试样进行冲击变形处理,然后对其表面形貌和变形进行实验测试和分析对比,并用ABAQUS仿真软件对冲击成形进行数值模拟.实验和仿真结果显示:试样冲击区域表面质量良好,微观组织未发生明显变化;变形区域中心节点最大位移为0.991 mm,板材变形和仿真的结果相符合.     

钛合金筒形件真空热胀形过程数值模拟

真空热胀形是一项创新的加工方法,零件的形状是通过模具热膨胀产生的压力来实现的.建立了钬合金筒形件真空热胀形过程的二维非线性热力耦合有限元模型.考虑了辐射传热和材料热物性参数随温度变化等因素的影响,利用MSC.Marc有限元软件模拟了钛合金筒形件真空热胀形过程.对真空热胀形过程温度场和变形场进行了分析,并进行了相应的实验验证,数值模拟结果与实验结果吻合较好.     

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FEA的拼焊板轿车中立柱拉延成形

运用DYNAFORM软件,对轿车侧围激光拼焊板中立柱进行冲压成形有限元数值模拟研究。通过观察成形极限图和厚度分布图对零件进行成形缺陷分析。针对成形结果中出现的拉裂、起皱和减薄等缺陷问题,采用调整成形工艺参数以及设置等效拉深筋的方法改善使成形结果,并根据仿真分析的结果,提出改进及优化工艺的方案。利用数值模拟过程中优化的工艺参数,进行实际零件的拉延成形实验,得到了质量较好的成形零件。研究结果表明:拼焊板焊缝模型的选取、板坯及工具网格的划分直接影响数值模拟的精度;冲压速度、压边力和拉深筋等工艺参数的选取直接影响零件的拉延成形,尤其是通过对拉深筋阻力的调节,平衡了材料的流动,解决了用调节压边力的方法无法解决的拼焊板零件成形问题。     

有限体积法仿真金属塑性成形的基本理论

基于有限体积和塑性成形基本理论，推导出金属塑性成形的有限体积质量方程、动量方程、能量方程等控制方程，给出有限体积单元的速度分量和温度关于时间的微分方程，并提出了求解成形体的速度、温度、应变速率和应力等物理场量的计算方法。从而建立起了用有限体积法对金属塑性成形进行数值模拟的基本理论体系。     

AZ31温轧过程变形区温度模拟

AZ31镁合金薄板温轧过程中引起变形区温度波动的因素较多,因此变形区温度的精确预测是保证轧制工艺及产品质量的关键.本文利用有限元数值模拟软件针对AZ31镁合金薄板温轧过程变形区温度进行了数值模拟,给出了轧辊及轧件的物性参数及模拟的初始条件和边界条件,确定了影响变形区温度的5个关键因素为轧辊温度、轧件温度、轧件厚度、轧制速度及压下率.通过5水平的模拟正交实验方法获取模拟数据,回归了变形区温度数学模型,最后通过一组温轧模拟实验数据测试了数学模型计算精度.     

汽车轮辐错距强力旋压成形的有限元仿真

摘要： 利用ABAQUS软件建立轮辐三旋轮的错距强力旋压过程的弹塑性有限元仿真模型,并对成形过程进行分析;给出了仿真模型边界条件的施加方法和旋轮旋压轨迹曲线的加载方法;通过计算动能及伪应变能与内能的比率,并采用逆向扫描技术和实验测量方法对比分析仿真结果与轮辐生产件,以验证所建立模型的正确性.结果表明：与尾顶接触的材料不发生塑性变形,其他部位材料沿轮辐周向的塑性变形程度相当,而沿母线方向的塑性变形程度不同,并形成了等效塑性应变环和厚度环;在成形轮辐弯曲圆角处和外缘收口区域,材料的塑性变形程度较大,且材料堆积缺陷易出现在成形轮辐外缘收口区域;沿母线方向上不同位置处的轮辐的壁厚不同,壁厚变化遵循正弦规律.     

连续挤压成形过程仿真中的摩擦模型

基于连续挤压成形过程中的摩擦特点,分析了该过程的摩擦影响因素,建立了连续挤压成形过程的摩擦驱动力学模型,推导出摩擦泛函对总体刚度矩阵和荷载列阵的贡献,并且对连续挤压成形过程进行了计算机仿真。得出了有关连续挤压全过程的应力场、应变场和温度场分布。仿真结果与连续挤压成形过程中的摩擦特点相吻合。     

Q550D超低碳贝氏体钢的微观组织模拟

摘要： 利用Q550D超低碳贝氏体钢的热压缩试验数据建立了动态再结晶模型及元胞自动机模型,通过有限元软件DEFORM 3D对试样热变形过程的微观组织演变过程进行了模拟.结果表明：在变形温度为1 150 °C条件下,当应变速率为0.05 s-1时,热变形过程中的试样微观组织发生了动态再结晶现象,晶粒尺寸得到细化;在变形温度为1 050 °C条件下,当应变速率不断增大时,奥氏体动态再结晶的晶粒尺寸减小;模拟结果与试验结果较吻合.     

工艺参数对复合材料长桁预制体变形成型制件质量的影响

为优化复合材料机械变形成型工艺,利用自主设计制造的机械成型设备制备预成型制件,通过对制件外形尺寸及微观结构进行表征,研究了成型温度、成型速率及成型间距等工艺参数对机械变形成型质量的影响。结果表明：成型温度、成型速率及成型间距3个成型工艺参数对复合材料机械变形预制件的质量都有明显影响,且3个因素之间互相作用;采用本文的材料体系,在制备铺层方式为[0°/45°/90°/-45°]_4s的L-型制件条件下,较优的成型工艺参数为成型间距4.3~4.5 mm、成型温度45~60℃及成型速率3~5 mm/min;通过制件尺寸表征、纤维变形量测量、金相分析等方式可以有效表征机械变形成型制件的宏观及微观质量。