铝合金拼焊板盒形件拉深中压边力分析及优化

利用焊缝模型、单元类型、材料的本构关系,建立铝合金拼焊板盒形件拉深成形有限元模型.以有限元数值模拟为主要方法分析了压边力对拼焊板拉深成形质量的影响、焊缝的移动规律和焊缝附近金属的变形情况;针对不等厚拼焊板的成形特点,采用薄、厚测不同压边力对成形过程进行优化.研究结果表明,压边力对拼焊板拉伸成形中焊缝及附近区域变形有明显影响,采用不同压边力技术能够在一定程度上提高拼焊板盒形拉深件成形质量.     

拼焊板锥盒形件拉深成形压边力控制研究

以拼焊板锥盒形件为研究对象,基于有限元数值模拟软件LS-DYNAFORM,建立了拼焊板锥盒形件拉深成形的有限元数值模拟模型。综合考虑破裂、起皱和焊缝移动等问题,研究了不同压边力控制方案对拼焊板锥盒形件拉深成形的影响。以获得满足特定成形深度要求下焊缝移动量最小的锥盒形件为目标,提出了拼焊板锥盒形件拉深成形过程中较优的压边力控制方案,为进一步开展拼焊板锥盒形件拉深成形过程控制技术的研究奠定了基础。     

变压边力对差厚拼焊板方盒形件拉深成形质量的影响

与单板相比,由于料厚比(或强度比)、焊缝性能以及成形过程中焊缝移动的影响,使拼焊板成形更为复杂。拼焊板拉深是拼焊板冲压成形中最典型成形工艺,影响拼焊板拉深成形质量的主要因素有压边力、模具几何参数、料厚比和摩擦条件等。其中,压边力的大小及加载方式对拉深成形极限及焊缝移动有着显著影响。本文采用数值模拟技术,研究了拼焊板方盒形件拉深成形过程中变压边力方案对焊缝移动及成形极限的影响规律。研究表明可以通过调整焊缝两侧板料压边力的大小,使得在尽可能满足成形深度的同时减少焊缝移动,从而提高拼焊板方盒形件的成形质量。     

差厚拼焊板拉延成形工艺研究

为了减轻车身重量和加强汽车安全性，差厚拼焊板在车身覆盖件制造中已得到越来越广泛的应用．笔者分析了采用普通工艺对差厚拼焊板进行拉延成形时发生的主要问题——薄侧材料的起皱和焊缝的移动等，给出了消除或控制上述问题的方法．采用Ls．dyna求解器，以矩形盒件为例，对其应用差厚拼焊板成形的过程进行数值模拟，比较不同的拉延工艺，得到了差厚拼焊板拉延成形的一种有效工艺措施，验证了笔者所提方法的有效性．     

基于压边力的差厚拼焊板U形件回弹及控制

通过试验和仿真,对具有纵向焊缝的拼焊板在不同压边力作用下的弯曲回弹特性进行研究,并与光板进行对比.研究拼焊板回弹机制,考察压边力分布对拼焊板回弹的影响及拼焊板回弹与焊缝移动的关系.结果表明,拼焊板及其光板回弹都随着压边力增加先增加,后明显减小;压边力较小时,拼焊板的回弹介于对应的两光板之间,随着压边力增加,拼焊板的回弹量在对应的光板之上.总压边力的增大,带来双重效应,一方面随总压边力的增大拼焊板回弹降低,另一方面随总压边力的增大拼焊板焊缝移动增加.总压边力不变,通过调整压边力分布,消除焊缝移动,同时回弹也达到最小值.     

基于遗传算法优化神经网络的拼焊板压边力预测

通过数值模拟与神经网络技术对拼焊板盒形件拉深成形过程中的压边力预测问题进行研究.运用数值模拟分析压边力加载形式对拼焊板盒形件成形性能的影响,找到一种较优的变压边力加载方式.建立适用于拼焊板盒形件拉深成形压边力预测的BP神经网络模型.采用遗传算法对神经网络模型进行优化,在基因选择过程中加入精英保留策略,最终通过基于遗传算法优化的神经网络模型获取了理想的压边力曲线,用以预测随拉深行程变化的压边力数值,为实现智能化冲压奠定了技术基础.     

激光拼焊板圆锥形件拉深成形影响因素分析

以激光拼焊板圆锥形件为研究对象,基于Dynaform软件平台建立了拼焊板圆锥形件拉深成形的有限元预测模型,利用恒定不等的分块压边实验验证了有限元模型的预测精度,利用该模型分析了拼焊板圆锥形件拉深成形的特点及主要缺陷形式,得出了不同工艺参数对拼焊板圆锥形件的极限成形深度的影响规律以及侧壁起皱和焊缝移动两种主要缺陷形式的影响规律,该研究对拼焊板圆锥形件拉深成形工艺制定和参数选取具有一定指导意义。     

基于混合H2/H∞控制的拼焊板零件成形方法

针对拼焊板零件冲压过程中恒压边力方法的不足,提出了拼焊板零件变压边力混合H2/H∞控制目标,建立了控制模型,设计了控制算法和控制逻辑.采用此模型对拼焊板零件冲压成形进行反馈数值模拟,分析了有无变压边力混合H2/H∞控制对拼焊板零件成形缺陷的影响,将混合H2/H∞控制下的最优压边力曲线输入至压机上微机中作为预定义压边力曲线,并在变压边力冲压机上进行试验验证.仿真和试验结果表明:基于混合H2/H∞理论的变压边力控制方法可成功冲压出车身整体侧围内板,可有效避免在恒压边力下的起皱和破裂2种缺陷,该控制方法可同时考虑冲压行程和压边板位置进行压边力优化,具有更好的鲁棒性.     

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。     

铝拼焊板在车身覆盖件冲压成形中的应用研究

介绍了国内外铝合金拼焊板技术的应用和研究成果，重点论述了铝合金拼焊板的材料选择、焊接技术、冲压成形及其变形特点、有限元分析技术和生产技术，剖析了铝合金拼焊板应用于车身覆盖件存在的主要问题．研究认为，影响铝合金拼焊板成形性的最关键因素是焊接，拼焊板材料、焊缝冶金质量、主应变方向、拼焊板厚度比值、强度比值、焊缝位置、焊缝移动等都是必须考虑的因素；铝合金拼焊板具有与钢拼焊板不同的特点和成形规律，比钢拼焊板更难成形；铝合金拼焊板技术还存在许多问题，如成形极限、起皱、回弹、焊缝位移、焊接质量等有待研究；同时，还应发展新的铝合金和降低铝合金拼焊板的成本。通过分析，提出了解决问题的基本思路，并预测了铝合金拼焊板的发展前景和趋势。     

FEM simulation of flexible roll forming based on different material models

Flexible roll forming is a new roll forming process that produces parts with variable cross sections. This forming process is proposed to meet the demand of weight reduction of automobile industry. In order to study the mechanisms and material flow rules in this new forming process,the finite element mothod( FEM) model of a nine-step flexible roll forming of an ultra-high-strength steel bumper is established based on deep understanding and reasonable simplification of the process.Given that the material model is an important factor that influences the simulation accuracy,three material models which consist of different yield criteria and hardening models are adopted in the FEM models. Sheet thickness and springback amount calculated with three material models are studied comparatively. According to sheet thickness reduction and springback amounts,it is found that the MKi( Mises yield criterion and kinematic hardening law) model's result is larger than MI( Mises yield criterion and isotropic hardening law) model and HI( Hill's yield criterion and isotropic hardening law) model. Therefore,it is concluded that material models do have influences on the flexible roll forming simulation and need to be determined carefully.     

压边圈应力传递规律及其对冲压成形的影响

利用弹性实体单元有限元模型研究了压边圈厚度对压边应力传递的影响规律,并与实验结果进行了对比分析.在此基础上,分析了不同厚度及结构的压边圈对钢板成形性能的影响规律.结果表明,使用弹性实体单元模型可以准确预测压边圈应力传递,从而提高冲压成形数值模拟精度;相对于平板结构的压边圈,锥台结构压边圈更有利于变压边力的实现,并改善钢板成形性能.     

轧制差厚板方盒件拉深成形的实验与数值模拟

分析了轧制差厚板的显微组织和力学性能存在差异性的原因.针对差厚板方盒件的拉深成形过程建立有限元模型，探讨了其变厚度特性及性能差异化特征的建模方法.通过对比实验及模拟条件下方盒件的成形结果，证明了有限元模型的可靠性.根据验证后的有限元模型，以极限拉深高度和过渡区中心线偏移量为评价标准，分析了差厚板的几何参数(过渡区长度、过渡区位置、薄区与厚区的厚度差)对其拉深成形的影响.结果表明，过渡区越长、厚区占比越大、薄区与厚区的厚度差越小，则差厚板的拉深成形性能越好.确定差厚板的几何参数时，需综合考虑板料的成形性能和轻量化效果.     

压边力和液压力对椭球形件充液拉深成形的影响

起皱和破裂是板材零件的两大缺陷。充液拉深成形是一种新的塑性加工工艺，可以改善曲面形零件的成形质量。压边力和液压力是该工艺的关键参数。利用Dynaform有限元分析软件研究了旋转椭球形件在恒压边力变液压力、变压边力变液压力情况下的充液拉深成形情况。模拟结果表明，压边力和液压力的加载路径对于零件的成形有明显的影响，采用变压边力变液压力技术可以得到不破裂、不起皱、减薄率小、厚度均匀的零件，在很大程度上改善了零件的成形效果。     

改进的5参数Barlat-Lian屈服准则

在平面各向异性三参数Barlat-Lian屈服准则的基础上加入两个横向剪切应力分量σxz和σyz,提出了一个改进的5参数Barlat-Lian屈服准则,结合BT或BWC壳单元,模拟了板料在成形过程中的各向异性行为.当屈服函数指数M=2时,改进的Barlat-Lian屈服准则可以退化成Hill48屈服准则,当各向异性参数r0=r45=r90=1时,可退化成Von Mises屈服准则.应用自主版权的板料冲压成形快速模拟软件FASTAMP,以圆筒件为例,将模拟结果与试验结果进行比较,验证了改进的Barlat-Lian屈服准则的正确性.     

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.     

汽车覆盖件冲压成形性能分析与工艺优化

基于CAE技术和试验方法分析了车用侧墙板冲压成形过程中的成形性,并在此基础上结合正交试验法研究了不同工艺参数对该侧墙板成形性能的影响.结果表明:侧墙板零件局部区域处于平面应变状态,并且存在较严重的局部减薄,这两者使侧墙板零件局部区域接近破裂状态;其中压边力对侧墙板零件减薄率的影响最为显著.通过正交试验法进行了工艺参数优化,使零件的最大减薄率明显降低,平面应变状态也得到改善,且试验与有限元分析结果相吻合.     

用GM屈服准则解析薄壁筒和球壳的极限载荷

首次将GM(几何中线)屈服准则应用于内压薄壁圆筒和球壳的塑性极限分析,获得了解析解.薄壁筒和球壳极限载荷均为壁厚、内径及材料屈服极限的函数.屈服极限越高、壁厚越大,内径越小,极限载荷越大.与Mises准则、双剪应力准则(TSS)和Tresca准则相比,GM准则解居于TSS和Tresca解之间且靠近Mises解,恰好对应误差三角形中线.按GM准则计算的极限载荷随厚径比的增加而线性增加.     

The Effect of Variable Blank-Holder Forces on the Formability of Aluminum Alloy Sheets during Sheet Metal Forming

In this paper, the effect of variable Blank-holder forces (VBHF) on the strain path during sheet metal forming has been investigated by numerical simulation and experiments. The formability of select aluminum alloy sheet was evaluated by theory prediction of forming limit curve based on the M-K method. The effect of different VBHF on the formability was presented. In order to verify the predictions of strain path, experiments are being carried out using a recently-built multi-points variable blank-holder forces hydraulic press. The results show that large side BHF with small comer BHF during rectangular box deep drawing can improve the formability of the selected aluminum alloy sheet