高强度钢板热成形性预测研究进展

高强度钢板热冲压成形是实现车身轻量化、保证安全性的重要途径,近年来得到汽车和钢铁工业的广泛关注与应用。由于高温工况的引入,高强度钢板的力学行为表现出明显的应变率和温度相关性,为准确评价板料的热成形性带来了挑战。概述了热冲压技术的工艺特点,从热成形极限实验和理论预测两方面展开讨论,介绍了国内外学者的相关研究工作,分析了应变成形极限方法存在的不足,引出了基于损伤力学理论的板材成形性评价方法,分别介绍了连续介质损伤和细观损伤理论在板材成形性方面的若干研究,以及材料损伤参数的识别方法。结合热冲压技术的工艺特点,指出热冲压高强度钢的损伤研究应采用实验、理论及数值仿真相结合的方式,并充分考虑温度、加载速率以及应力状态对损伤演化的影响。本研究可为完善损伤理论在金属板材热冲压中的应用提供借鉴。     

A356铝合金半固态成形的数值模拟

利用ANSYS有限元模拟软件,通过对温度场与速度场的耦合数值模拟,分析了触变成形过程中充型温度对A356合金半固态浆料流动及温度分布的影响.模拟结果表明:当充型温度为590℃,压射速度为5 m/s时,半固态浆料充型平稳,没有形成喷溅和卷气现象,温度分布没有明显的热节区域形成,半固态浆料成形效果最理想,有利于获得充型完整、轮廓清晰、内部组织致密的半固态成形件.通过实验对数值模拟所获得的工艺参数进行了验证.     

不锈钢冲压潜水井泵的数值计算与试验验证

为了提高数值模拟的精度及验证Fluent软件对冲压潜水井泵计算的可行性,结合冲压泵的工艺特点,针对4SP8不锈钢冲压潜水井泵进行了基于Fluent软件的数值模拟.考虑用不同的网格数、不同的收敛精度、不同的粗糙度、不同的湍流模型及不同的算法,对不同级数冲压潜水井泵模型作了数值模拟,从而找出最适合不锈钢冲压潜水井泵的数值模拟设置方法,并将性能预测与样机试验的结果进行对比.结果表明:采用网格尺寸大小为1.4 mm,收敛精度为10 -5,粗糙度为0,标准k-ε湍流模型,SIMPLEC算法,对两级不锈钢潜水井泵的全流场进行数值模拟最为合适;模拟值与试验值有较小的差别,但趋势基本相同.该研究对不锈钢冲压潜水井泵的数值模拟具有一定的参考价值.     

单自由度冲压机构优化设计及其运动仿真

在冲压机构上定义坐标系,对冲压机构的运动学进行分析,推导出冲压机构滑块的位移、速度及加速度公式.导槽轮廓设计选择n阶贝塞尔曲线,采取优化方法得出冲压机构连杆及驱动杆的最佳尺寸.结合具体实例,在三维建模软件SolidWorks中构建冲压机构实体模型.采用ADAMS软件对其进行运动仿真,得到滑块的运动特性曲线.同时,与传统冲压机构的仿真结果进行对比分析.仿真结果显示:单自由度冲压机构滑块速度和加速度(每个周期滑块大约位于0.3~0.7 s的位置处)比传统冲压机构平稳,能够很好地满足深冲压模具的要求.     

Simulation about hot stamping of ultra high strength steel on the basis of lightweight technology

With the development of automobile lightweight,it is very necessary to apply the ultra-high strength steel parts manufactured by hot stamping,which offers the possibility to reduce the weight of automobiles and maintain the safety requirement.In order to complete hot stamping,it is important to design the structure of parts reasonably,which is related with reasonable matching of strength.The objective of this paper is to guide the design of parts manufactured by hot stamping and find the forming technical requirements of vehicle performance.Through experiments,the paper obtains the stress and strain curves at different deformation temperatures and strain rates.Based on experimental data, the constitutive relationship model is established which can reflect the deformation capacity of ultra-high strength steel during the process of hot stamping.Combined with finite element simulation results of hot stamping by commercial software AUTOFORM,transfer path of load and matching law of strength,the paper determines the design criteria and forming technical requirements of parts manufactured by hot stamping.At the same time,the impact performance of front cross member internal plate is taken into consideration.     

液力缓速器瞬态两相流动大涡模拟及性能预测

为了全面掌握液力缓速器各个流动单元内速度场和压力场的分布特性,提取了全流道几何模型作为计算区域,利用CFD平台的大涡模拟法和多流动区域耦合计算的滑动网格法对液力缓速器内部气液两相流动进行了三维瞬态数值模拟,将混合模型与欧拉模型交替运用在其多相流模型中,获得了不同充液率下液力缓速器内流场结构的变化及两相体积分数分布情况,分析了流场内二次流、脱流及涡旋的产生机理,并计算了缓速器的外特性.结果表明:数值计算结果与试验结果吻合很好,误差在8％以内;流场计算十分准确,运用的大涡模拟方法可以有效地模拟液力缓速器流场内的真实液流结构,其结果可以用来指导液力缓速器的设计及其结构优化.     

高强度钢板的热塑性成形极限

以22MnB5为研究对象,通过试验与数值模拟相结合的方式研究了高强度硼钢在高温下的热塑性成形极限. 开发了基于Nakajima测试的成形极限试验装置TFLD300,进行了高温条件下的成形极限试验并获得了不同温度下的成形极限曲线,由此建立了考虑温度影响的三维成形极限图3D-TFLD(thermal forming limit diagram). 在自主开发的商业金属成形软件KMAS(king mesh analysis system)基础上,结合热成形热、力及相变多物理场耦合关系开发了热成形分析模块,并将三维成形极限图作为高温成形性的判断准则引入到热成形数值模块中. 以一款汽车B柱为例,通过KMAS软件对其热成形过程中的破裂情况进行了数值模拟,并与试验进行对比,结果证明KMAS软件热成形分析模块和3D-TFLD能够准确地预测板料在热成形过程中的破裂情况.     

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.     

热轧带钢层流冷却过程中温度与相变耦合预测模型

建立了温度与相变耦合有限元模型,对带钢轧后冷却过程中带钢厚度和宽度方向的温度场进行了模拟计算.建模过程中,考虑带钢的各金相组织的密度、导热系数、比热容等物性参数为温度的函数,取各相的线性平均值用于计算.根据连续等温转变实验曲线,采用Avrami方程和Scheil可加性法则计算带钢相变潜热,实现温度和相变耦合求解.计算结果表明,带钢经过层流冷却后,沿厚度方向存在着一定的温差,带钢温度沿宽度方向分布不均匀,和现场实测结果吻合.     

燃气轮机用人字齿轮副接触应力及稳态热分析

为了获得人字型齿轮副齿面接触应力和本体温度的分布特征,利用参数化设计语言,建立了齿轮副的三维模型,结合传热学、摩擦学及啮合原理,对齿轮副的接触应力场及稳态温度场进行了数值模拟,分析了齿轮副的接触应力、本体温度及啮合齿面热流密度的分布情况.分析结果显示,载荷沿各条接触线的分布具有规律性;摩擦热流密度沿齿高方向呈现出先减小后增大的变化趋势;齿体本身的传导散热作用强于齿顶的对流换热作用.结论表明有限元模拟方法可用于评价此种传动副的传动性能.     

汽车覆盖件用铝合金板冲压成型的材料参数敏感性

将试验设计和板料冲压成型数值模拟技术相结合，利用正交试验设计技术建立板料冲压成型有限元仿真试验方案，根据成型极限图的破裂极限建立铝合金板料拉深成型能力评价标准。用LS—DYNA3D板料冲压成型仿真软件对杯形件拉深进行模拟，研究材料参数的变化对铝合金板料冲压成型性能的影响，并确定最佳的材料参数组合方式．     

等离子熔积成形过程的温度场有限元模拟

建立了等离子熔积成形过程移动热源和动质传热的三维有限元数学模型,进行了该过程温度场的模拟分析．模拟结果表明,等离子熔积成形的温度场具有时空交变与不均匀分布的特性,随着熔积层数的增加,零件温度均匀化程度提高,冷却速度下降;但随着冷却速度下降,易产生流淌,影响成形性．最后通过对温度场的实验测定,模拟结果与实验结果基本符合,证明了熔积成形模拟计算模型的合理性．     

超高强度硼钢B1500HS的热冲压工艺试验

摘要： 研究了奥氏体化加热温度和保温时间对厚1.8 mm的冷轧硼钢B1500HS的淬火组织、原奥氏体晶粒尺寸和力学性能的影响,制定了B1500HS钢的奥氏体化加热规程,并采用带冷却流道的V型弯曲模具进行了B1500HS钢的热冲压和纯马氏体钢M1200的冷冲压对比试验.结果表明：B1500H钢的热冲压成形零件强度高达1.530 GPa,其型面精度较高且基本无回弹;而M1200钢冷冲压成形所需最大成形力约为750 kN,是热冲压成形所需最大成形力的2倍,且出现了明显的回弹现象,回弹角约为9°.     

双进口方形分离器气固流动特性的数值模拟

采用RSM湍流模型对双进口方形分离器的气相流场进行数值模拟,得到了分离器内的速度场和压力分布;同时采用拉格朗日模型对方形分离器内固体颗粒的轨迹进行模拟。结果表明:双进口方形分离器内速度场和压力场的对称性较好但气流旋转强度不大且容易衰减;不同粒径、不同位置入射的颗粒轨迹有较大差异,细颗粒入射时分离器内容易形成气流短路现象,颗粒靠近分离器顶部入射时分离器内容易造成上灰环现象,给方形分离器的分离效率带来了不利的因素。将方形分离器筒体的四角改为切形倒角,可以很好地改善分离器的流场,并能有效提高分离器分离效率。     

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.     

焊接速度对GTAW三维温度场影响规律的数值分析

基于有限元软件SYSEWELD,采用双椭球体热源模型,建立了运动电弧作用下的GTAW焊接不锈钢薄板三维瞬态焊接热过程的数值分析模型。利用所建模型,预测了焊接速度对三维焊接温度场与熔池形状参数的影响,并进行了试验对比。计算所得焊接温度场与熔池形状特征参数随不同焊接速度的变化规律与实际情况基本一致。     

用有限元法解热水驱油数值模拟问题

在热水驱油中，地下油藏的温度场，油、水的压力场以及它们的饱和度场均随时 间变化，并相互影响。为有效的对场变量进行数值计算。具体地建立了热水驱油的数 学模型并进行了数学处理，提出了适于迭代计算的泛函，并作了有限元离散和构造了 算法，编制了计算程序。通过一定的数值计算，说明有限元法能很好的解决油藏数值 模拟问题。     

大型LNG储罐在温度应力作用下热角保护厚度的计算

首先介绍了储罐隔热层的构造.通过理论推导,给出了隔热层、热角保护及外墙温度分布的计算公式.在此基础上,得出外墙温度应力的计算公式,并给出热保护角厚度设计的控制方程.最后对一工程实例进行分析,应用ADINA有限元软件,建立隔热层及外墙温度场计算模型,并进行热-结构耦合计算外墙温度应力.验证了公式的正确性.结果表明在内罐泄漏状态下,外墙温度应力很大,说明热保护角厚度的设计意义重大.     

瓦块式迷宫复合冷却结构的三维热-应力耦合场数值模拟

针对燃烧室新型迷宫复合冷却结构,采用三维数值模拟方法研究了该冷却结构单片瓦块的热-应力耦合场,获得其温度场、位移场和应力场的分布规律。研究表明,采用的瓦块热-应力耦合场数值计算方法具有较高的准确性,能接近真实地反映该冷却结构瓦块的热应力情况。计算结果表明,模拟试验环境条件下的迷宫冷却结构强度符合要求,能满足试验的需要,且设计较为合理。     

DYNAFORM-PC软件及其在钣金冲压中的应用

介绍了钣金冲压数值模拟分析专用软件DYNAFORM PC的组成 ,重点说明了前、后处理器各菜单和工具的功能 ,介绍了 .dyn和 .mod格式文件的构成 ,阐述了板料冲压成形有限元模拟的一般步骤 ,即先由前处理器创建网格模型 ,再由求解器迭代计算出各个时间步的数据文件 ,最后由后处理器观察和分析工件各处应力、应变等参数分布 利用坐标变换证明了椭圆盒形件的拉延毛坯仍为椭圆 ,在整个拉延过程中板料外缘始终是椭圆 ,且其焦距为常数 ,并由此提出了椭圆盒毛坯修边线的确定方法 ,模拟结果表明该法简单实用 另外还详细介绍了建模方法、参数设置和模拟过程