板料成形数值模拟的过程研究

讨论了板料成形数值模拟方法的一般步骤及零件工作参数的确定方法.应用DYNAFORM软件分析了底壳件的成形过程,预测了零件可能产生起皱和破裂的部位,提出了消除和减少起皱及破裂的工艺改进措施.     

拉延筋对板料成形及回弹影响的数值模拟

回弹现象是汽车覆盖件生产制造过程中普遍存在的问题,直接影响着零件质量。文章提出5种拉延筋的几何模型,以U型板拉延过程为例,基于Dynaform仿真平台建立有限元分析模型,对其成形过程进行数值模拟及回弹分析,并进行实验验证。仿真结果表明,5种几何模型的拉延筋能够提高板料的塑性变形,对板料的成形性有积极影响,且均能够有效地控制板料回弹。实验结果验证了数值模拟的准确性,从而证明5种几何形状的拉延筋对该零件回弹控制效果较好,可用于指导实际生产。     

圆筒形件拉延与反拉延成形数值模拟研究

针对圆筒形件拉延成形受到很多因素影响导致拉延失败的问题,以一个带有8mm反拉延台阶的圆筒形件为研究对象,首先分析制件数模与拉延成形关键工艺参数的计算,确定了制件的成形工艺方案;然后综合应用CATIA与AutoForm软件建立了制件模具的有限元模型并进行了求解;针对模拟结果进行了切边工艺优化,获得成功。研究表明,圆筒形件合理的工艺方案为:OP10料片,切边线优化;OP20拉延,放大凹模圆角半径R;OP30二次拉延,减小凹模圆角半径R;OP40反拉延,放大凹模圆角半径R;OP50整形,减小凹模圆角半径R;OP60切边。     

车身覆盖件回弹控制的成形工艺多目标优化

分析了车身覆盖件成形工艺优化问题中回弹评价目标函数的确定准则，建立了合理的基于回弹控制的成形工艺多目标优化模型.采用实验设计 (DOE)、径向基函数神经网络(RBF)和非支配排序遗传算法(NSGA II)相结合的优化策略对问题进行了全局优化求解，在与相应的单目标优化结果对比后，分析了压边力和拉延筋力对回弹的影响机理.结果表明，压边力主要通过对工件的塑性变形产生影响，进而影响回弹，随着压边力的增加工件塑性变形程度加大而回弹急剧减少，但是当压边力增大到一定程度后工件的回弹反而增大；拉延筋力则主要对工件的内应力分布产生较大影响，并因此影响工件切边后的回弹.与相应的单目标优化模型相比，文中的多目标优化模型在控制回弹的同时能够更全面地考虑板料成形的其他缺陷.     

筒形件多次拉延与反拉延成形仿真与优化

针对筒形件拉延成形容易出现底部成形不足、沿口局部起皱及反拉延R角台阶开裂等成形性问题,综合应用三维建模软件CATIA与有限元分析软件Auto Form,对零件拉延成形进行数值模拟与工艺方案优化,研究存在成形性问题的原因及解决措施.研究结果表明,合理的拉延凹模R角、初始料片形状与工艺方案可以有效解决零件的拉延成形存在的问题.     

基于MBC工具箱的汽车内板件成形多目标优化

摘要： 为了研究成形工艺参数对板料成形回弹量和板料厚度的影响，以某汽车内板件为对象，基于MATLAB软件中MBC (Model Based Calibration)工具箱建立了参数（摩擦系数、压边力、成形阻力系数和板料尺寸）与目标函数（回弹量和板料厚度）之间的数学模型，借助于MBC工具箱中的CAGE优化模块对目标函数进行优化，得到最佳参数组合，即摩擦系数0.125、压边力350 kN、板料尺寸250 mm×360 mm，拉延筋阻力系数分别为20%、10%、6%和35%.同时，通过有限元模拟和实际生产实践，验证了所提出方法的可行性.     

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．     

曲面件柔性拉伸成形时的过渡区

利用多夹钳式拉伸成形机能够实现夹持和拉伸成形的柔性化特点,对投影面为梯形的曲面件分别建立矩形板料和梯形板料夹持有限元模型,并进行了不同过渡区的矩形板料和梯形板料的数值模拟.结果表明,随着过渡区最大长度的减小,板料容易贴模,成形力减小,成形件的最大应变值减小,有效成形区应变、厚度分布更均匀,成形效果更好.对投影面为梯形的曲面件进行拉伸成形实验,实验结果与数值模拟结果吻合,验证了数值模拟的正确性.多夹钳式拉伸成形机能够根据模具形状合理设计过渡区形状,提高成形质量,节省材料,降低拉伸成形成本.     

轿车柱类制件多步加工冲模设计与应用

轿车柱类制件外形复杂、长度尺寸大以及成形回弹量大,导致其冲模开发难度加大。以轿车D柱外板加强板为对象,首先通过工艺分析初步确定了制件的加工工序;其次运用仿真技术验证了简化工序,确定了制件的成形工艺方案;再次据此方案设计出1组包含4套独立分模组成的轿车D柱外板加强板多步加工冲模;最后进行了投产前的实冲试验。结果表明：依据“拉延→切边→整形”简化工序,获得的仿真结果合格;依据“拉延→切边、切边→换位→切边、冲孔”工艺方案设计的多步加工冲模,冲制出了外观质量好,孔位和形面精度合格的零件。得出结论：所提出的设计方法合理可行,所设计的冲模对轿车柱类制件的加工适应性良好。     

翻边拉深复合变形零件成形过程的数值模拟和实验验证

介绍了静力隐式弹塑性有限元板料成形软件的基本理论和关键技术.在板料成形时,翻边拉深复合变形零件的成形规律比单一拉深变形零件的成形规律更难以预测.采用MSC.Marc软件对翻边拉深复合变形零件的冲压成形过程进行了数值模拟,详细分析了零件关键特征区域材料的应力、应变、厚度分布和成形极限的模拟结果,并将板料厚度的模拟结果与实际测量结果进行了比较.结果表明,应用数值模拟技术可以预测复合变形拉深零件的起皱、破裂、回弹等缺陷,减少反复试验的次数,提高成形零件的质量.     

薄板拉深成形有限元模拟中的关键技术及应用研究

阐述了薄板拉深成形有限元模拟的基本思路,对薄板拉深成形有限元模拟中的关键技术进行了分析,并应用有限元模拟的方法对非轴对称拉深成形的典型零件--矩形盒的成形过程进行了有限元模拟研究.     

带源项二维浅水方程正问题和反问题的求解

考虑到求解二维浅水方程的正问题及反问题的复杂性,建立高分辨率的有限元格式对正问题进行模拟,运用最佳摄动量法对反问题进行了研究,通过对两类溃坝问题进行数值模拟及文献对比,验证了有限元方法具有较高的离散精度同时又避免了数值解的伪震荡,并运用最佳摄动量法对正问题算例进行糙率率定,模拟结果较为理想.     

半球形件变液压力变压边力充液拉深研究

采用充液拉深工艺,运用变液压力变压边力组合的方法,以DYNAFORM软件为平台,对半球形件的成形过程进行了有限元仿真模拟.仿真结果表明,在恒定压边力充液拉深下,零件易发生起皱和破裂,零件减薄率较大,无法满足成形要求.采用变液压力和变压边力组合的加载方式进行研究.研究结果发现,采用变液压力变压边力组合进行充液拉深的零件不破裂、不起皱、减薄率小,零件厚度分布均匀,能够较大程度地改善零件的成形效果.最后通过试验验证了该工艺的可行性.     

用模糊推理及分级优化确定板料冲压的工艺条件

提出在动力显式非线性有限元计算的各增量步中，用模糊推理技术来判断被加工零件的应力、应变状态并处理相关的工艺专家知识，在此基础上建立了以凹模入口圆角半径、压边力、拉延筋约束力为设计变量，以零件无破裂情况下起皱趋势最轻为目标的二级优化模型，从而用分级优化搜索策略实现了上述主要工艺条件的自动确定．用此方法确定的典型Dashpot零件的冲压仿真工艺条件在DYNAFORM中所得的仿真结果与现有结论及实际加工经验相一致．     

结构动力分析的高精度有限单元法

基于哈密顿变分原理,建立了增加内部自由度的结构动力分析高精度非协调有限元法计算列式,揭示了它与动态有限元法的内在联系;同时,对增加单元结点的高精度动力有限元也进行了评述与讨论.通过实例分析,对高精度动力有限元与常规动力有限元进行了比较.算例表明,与常规有限元相比,常规动态有限元、本文的动态有限元均能给出更好的结果;高阶动力有限元能给出甚至优于动态有限元的计算结果.     

固定管板式热交换器应力分析

 管壳式热交换器因其可靠性高、适用性广泛成为很多工业部门中应用最广的热交换器。常规设计采用GB 151—1999《管壳式换热器》中当量等效近似方法,该当量等效力学模型和实际结构存在较大差异,尤其对于大型高参数热交换器,若无法应用常规设计方法,必须进行分析设计。有限元方法是最常见的分析设计方法。本文应用ANSYS通用有限元软件,对某实验台用热交换器建立了有限元模型,模型分别采用实体单元和梁、壳单元对固定管板式热交换器的壳体、管板和换热管所构成的固定连接结构进行了应力分析研究,以及温度载荷和压力载荷同时作用下的有限元分析。在实验台上进行与有限元分析中引用载荷相同的温度和压力载荷进行实验,并将实验结果与有限元分析结果进行比较,研究表明采用梁、壳单元或实体单元均能获得较精确的结果。考虑到热交换器的建模难度、工程精度需求和计算时间,对于大型高参数热交换器有限元分析采用梁、壳单元进行模拟,既可保证计算精度,又可降低建模难度,是切实可行的处理方法。     

基于深度学习技术的金属构件残余应力场反演

金属构件中残余应力会对材料结构的力学性质及稳定性产生重要的影响,因此准确高效地确定构件残余应力分布至关重要。传统用于确定残余应力的方法主要有实验法,有限元仿真和反演方法,然而这些方法成本高昂,计算效率低无法满足实际工程的需要。为了解决上述问题,本文发展了一种基于深度学习技术的高效残余应力反演方法。该方法使用人工神经网络技术代替了有限元模型修正的过程,仅通过试件表面有限测点即可获得整个表面的残余应力分布。与传统有限元模型修正法相比,该方法显著地提高了反演效率,并通过一个方形开孔弹塑性仿真模拟对其效率和准确性进行了验证。     

旧水泥板加铺沥青层设计方法研究

文章针对目前我国还没有一套成熟的加铺层设计体系,通过系统研究国内外沥青加铺层设计方法,指出了我国路面设计规范中的不足,并比较和分析了加铺层设计方法的优缺点,得出了可值得借鉴的方面;基于对沥青加铺层主要破坏形式的考虑,提出了控制反射裂缝的沥青加铺层设计方法,运用断裂力学理论和有限元建模体系,进行了算例分析,其过程简单,精确度高,可为下一步的沥青加铺层设计与施工提供理论基础。     

拖曳锚在浮式风机中的设计计算方法

海上浮式风电具有广阔的发展前景,而高昂的建造成本是阻碍其发展的关键因素。拖曳锚因其制造和安装成本低廉成为浮式风电锚固基础的一种选择。本文以黏土场地为背景,通过采用经验图表法,理论计算方法以及有限元方法对黏土场地拖曳锚的贯入深度以及承载力进行了计算。结果表明厂家提供的经验方法的计算精度较低,适用于拖曳锚的初始选型;理论计算方法对土体计算参数敏感;有限元分析显示,拖曳锚的埋深是控制拖曳锚承载力的关键因素,根据上述计算结果提出了浮式风机拖曳锚设计计算的流程。计算结果显示,在进行拖曳锚设计计算时需要根据流程并谨慎选择计算参数,以保证工程的安全可靠。     

汽车后翼子板冲压成形的有限元逆方法模拟

采用有限元逆方法模拟了汽车后翼子板的冲压成形过程，得到了最终构形的应力、应变和厚度分布以及初始毛坯形状．结果表明：后翼子板冲压件的应力应变分布并不均匀，凹模圆角附近、凸模圆角以及法兰的部分区域等效应力和等效应变较大；其厚度分布也不均匀，法兰大部分区域由于受双向拉应力作用，厚度明显变薄，而内部局部区域由于受双向压应力作用，厚度则明显增大，中心区域同时受拉、压两种应力作用，厚度变化相对较小．这些结果对后翼子板初始毛坯的选择、冲压加工过程控制等具有指导意义。