周期开孔圆管的准静态轴压特性

结合多胞材料的可压缩性和圆管结构的轴对称性,提出了一种周期开孔圆管的缓冲吸能新结构.通过数值模拟研究了该结构在轴向准静态加载下的力学响应.加工了典型尺寸的试件,对其进行了准静态实验研究,实验结果证明了数值模拟的可靠性.数值模拟和实验的结果表明在准静态轴压下,该结构主要变形模式为整体轴向均匀压缩,载荷位移曲线平滑,载荷力稳定且幅值较大,比吸能和冲程效率适中,缓冲吸能性能较好.讨论了几何参数对结构吸能性能的影响,发现圆管厚度对平均载荷的大小起决定性支配,二者呈现较好的线性关系,随着周期开孔数或者胞元壁厚的增加,平均载荷逐渐增加,冲程效率逐渐减小,比吸能变化不大.     

轴向压缩下泡沫铝填充薄壁圆管吸能特性研究

利用有限元软件ABAQUS对7种不同几何尺寸的泡沫铝填充管进行准静态轴向压缩的数值仿真分析,系统地研究了管的高度、壁厚、直径以及泡沫铝的填充对圆管吸能性能的影响;与实验对比,分析了7种泡沫铝填充试件的平均载荷、初始峰值载荷、比吸能(ESA)和压缩力效率(ECF)等吸能评价指标。研究结果表明,泡沫铝填充管在准静态轴向压缩时,管的壁厚与直径对管的吸能性能有显著影响;管的高度对其吸能性能影响较小,但高度的增加可以增加管的总吸能;泡沫铝的填充提高了管的承载力、总吸能、比吸能和压缩力效率。本研究成果可为设计理想的缓冲吸能装置提供一定的技术依据。     

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。     

棱线强化薄壁方管轴向压溃力学特性

基于Wierzbicki和Abramowicz提出的方管理想化折叠机构和能量耗散模式,引入棱线与平板的屈服强度比,修正了棱线强化薄壁方管在准静态轴向压溃作用下的能量平衡方程,并推导出了平均压溃力理论预测公式.CAE(computer aided engineering)数值仿真完整再现了稳定压溃阶段棱线强化方管形成一个新折叠单元的塑性变形过程.仿真与理论结果对照表明,理论预测公式可以较准确地预测棱线强化薄壁方管准静态轴向压溃过程的平均压溃力,且最大偏差不超过4.3%;其次,对于截面长、宽、高分别为56,56,1.0 mm的方管,仅占整个截面周长9.09%的4根强化棱线可使其平均压溃力提升53.8%.     

刚塑性圆管受横向碰撞时准静态分析

本文试图给出钢质圆管在横向碰撞下的准静态变形估计，并计及圆管局部凹陷对整体弯曲大变形的影响。文中假定圆管为理想刚塑性材料，同时假定局部变形仅对圆管的极限塑性弯矩产生影响，而不影响极限轴力。数值计算结果表明，当跨度和厚度一定时，管的直径越大，局部凹陷与整体弯矩的相互耦合效应越明显。     

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。     

高强钢闭口帽形结构准静态轴向压溃实验

为了研究成形历史对车身部件冲击变形行为的影响,以点焊连接闭口帽形结构为例,比较了2种高强钢材料--HSLA340和DP590不同成形条件下准静态轴向压溃过程的变形模式和吸能特性.实验结果表明：冲压成形过程导致的结构局部材料强化和几何弱化现象严重影响了帽形结构压缩过程中的屈曲变形模式,使其吸能能力低于折弯构件;大压边力冲压成形构件压溃过程中出现局部板材撕裂现象,该现象与应变历史及应力状态相关;因其独特的低屈强比硬化特性,不同成形条件下的DP590构件变形吸能特性始终优于HSLA340构件.     

基于遗传神经网络的钢管壁厚预测模型的研究

为解决钢管热轧过程荒管壁厚难以计算的问题,首先利用遗传算法优化了BP神经网络,在这种遗传神经网络算法的基础上建立了钢管轧制前毛管温度、长度、外径、轧辊转速、芯棒直径五项工艺参数与钢管轧制后荒管壁厚之间的数学模型.经过测试,基于遗传神经网络的钢管壁厚预测模型的壁厚预测误差远小于常规壁厚公式的计算误差,为设计更合理的设置毛管参数提供了科学的依据,对钢管热轧工艺水平的提高的具有重要意义.     

泡沫铝填充钢管横向压缩吸能特性试验

为了解填充泡沫铝对钢管吸收能量的影响及其能量吸收特性,通过试验方法研究了单个空钢管与泡沫铝填充钢管的准静态横向压缩性能及吸能特性。研究结果显示:空钢管在横向压缩作用下,其名义应力应变曲线关系与多孔金属材料比较相似。相同壁厚的钢管在横向压缩下,管径越大,其名义屈服应力越小,平台段越长。填充泡沫铝能改变其变形机制,提高钢管在横向压缩下的屈服应力值,较大地提高其能量吸收性能。泡沫铝密度对这种性能的提高影响较小,而钢管的直径对其影响较大。     

差厚管内高压成形变形协调性研究

为了揭示差厚拼焊管内高压成形中,厚管与薄管的长度比和厚度比对变形协调性的影响规律,对不同长度比和厚度比拼焊管坯胀形过程进行了数值模拟研究,并分析了长度比和厚度比与轴向应变分布、减薄率分布的关系.通过拼焊管胀形实验获得了不同长度比拼焊管坯的胀形结果,对实验件轴向应变分布和变形协调性进行了测试分析.研究表明:变形协调性随差厚拼焊管长度比增大而提高,随厚度比增大而降低.差厚管内高压成形过程中,由于壁厚不同导致薄、厚管变形状态出现明显差异,薄管靠近焊缝区域的轴向拉应变最大,致使该处减薄率明显大于其它部位.变形协调性越好,壁厚均匀性越高.     

利用一种新的模型解析圆角模外翻管成形参数

基于金属薄壁圆管圆角模外翻实验中的变形特点,提出了一种新的将管壁自由翻卷区经向曲率半径视作变量的分析模型,并利用该模型解析了利用直角圆角模稳定外翻成形金属双层管件时的应力、变形力与管件成形后的外层尺寸.算例表明:由此新模型算得的成形参数比传统模型得出的参数更接近已有文献中的实测数据,因而可应用根据这一模型推出的解析式来预测管件外翻成形所需的翻管力与成形后的尺寸,或由管件尺寸确定外翻管模所需的圆角半径.     

管材向内翻卷变形的力学分析

采用旋转壳体的薄膜理论,建立管材向内翻卷变形力学模型,对内翻变形的力学特征、变形特征、影响因素进行分析．实现内翻须满足的受力条件为：内翻力应小于传力区产生轴对称失稳变形的临界失稳力及镦粗变形的镦粗力;翻卷圆角半径对内翻力的影响明显,是主要的变形工艺参数,存在最佳翻卷圆角半径,它取决于管坯尺寸与摩擦条件,使内翻变形力最小,内翻变形过程非常稳定;内翻变形区管壁壁厚存在增厚效应,其变形程度越大,管壁增厚量增大,内翻力也增大．     

新型液压管材拔制成形原理研究

结合拉拔与液压技术的特点，在流体压力成形技术的基础上，通过对拔模的合理改造，并选用特殊性能的液压油，作为管坯与拔模之间的受力介质，通过液压系统将高压油打入拔模与工件之间，形成承压油腔，使拔模与工件不直接接触，成形力通过液压油进行传递，管坯在受力介质的压力作用下产生塑性柔性变形，并在拉拔力作用下，拔制出高精度管材。     

L形钢管混凝土组合柱抗震性能分析及水平承载力设计方法

为研究不同构造参数对L形双板连接钢管混凝土组合柱(LCFST-D柱)抗震性能的影响规律,通过建立有限元模型并与已有试验结果进行对比,在验证模型合理准确的基础上,对轴压比、钢管截面尺寸、宽厚比、连接板厚度、长细比、混凝土及钢材强度进行参数化分析。结果表明:轴压比小于0.6时,提高轴压比可以适当提高峰值荷载;随着轴压比的继续增大,峰值荷载都降低;单肢截面尺寸的增加,可以明显提高承载力、延性、耗能能力和极限变形能力;随着长细比的增加,承载力急剧降低,但耗能能力提高;连接板厚度的减小可以提高耗能能力。水平承载力设计公式预测值与试验值吻合良好,平均误差小于6%。     

多通管接头反向加压成型新工艺及其应用

分析了在反向压力作用下的多通管接头反向加压橡胶胀形新工艺的成形方法、成形条件和成形过程，建立了胀形变形区的流动模型和速度图，用上限理论推导了求解成形力的近似计算公式，通过对比实验，研究了多通管接头橡胶胀形新工艺的成形能力和应用．     

内外复合三通管辊模拉拔机械复合数值模拟

采用辊模拉拔技术对圆形外管和Y型内芯进行机械复合,该技术和传统拉拔复合技术相比的主要优势是提高了成形质量,减少了加工能耗。为了探究采用辊模拉拔技术复合后外管和内芯间的抗拉脱力变化,基于ABAQUS有限元软件,建立了内外复合三通管辊模拉拔机械复合过程的有限元模型。通过分析外管和内芯间的残余接触压力,运用公式估算出外管和内芯间的抗拉脱力。     

冷弯薄壁方钢管-稻草板组合墙体轴压性能

为研究冷弯薄壁方钢管与纸面稻草板(稻草板)组成的组合墙体的轴压性能,对三面组合墙体试件进行轴心受压试验,得到组合墙体的轴心受压承载力和破坏模式.试验结果表明,组合墙体的破坏模式是钢管端部屈曲破坏、稻草板局部发生褶皱和弯曲.方钢管和稻草板协同工作性能良好,稻草板对方钢管起到了良好的约束作用,组合墙体承载力较高.采用有限元软件ANSYS对组合墙体进行非线性分析,数值分析结果与试验结果吻合较好.在此基础上,利用有限元模型分析了钢管壁厚、墙体高厚比及自攻螺钉间距对组合墙体承载能力的影响,提出了该组合墙体轴压承载力计算公式.计算结果表明,该公式能很好地计算组合墙体承载能力.     

异径四通管液压胀形工艺分析及过程仿真

将相似理论与正交试验设计引入计算机仿真方案的制定中,并使用大型通用非线性有限元软件MARC/AutoForge对异径四通管的液压胀形工艺过程进行了仿真,得到了最佳工艺参数.     

多方式进化遗传算法及其优化波纹薄壁管的耐撞性

 通过提出一种多方式进化遗传算法的途径改进了遗传算法,并用于求解汽车新型波纹薄壁管耐撞性优化问题。文中采用响应面法近似建立金字塔形波纹薄壁管的优化模型,在多方式进化遗传算法中采用多种编码方式、选择策略、交叉和变异操作,同时还设计了类似遗传学中染色体结构变异的倒位操作,有效改善了群体多样性。对于函数实例测试的结果显示,该算法克服了遗传算法有时局部收敛的缺陷,提升了收敛速度。在波纹薄壁管耐撞性优化问题上的应用研究表明了本算法在求解此类优化问题上的有效性和方便性。优化后波纹管吸能提高40%以上,显著改进了初始设计,进一步验证了多方式进化遗传算法求解此类优化问题的实用性。