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.     

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．     

瑞风商务车右托架拉延成形数值模拟及试验研究

文章采用数值模拟与物理试验相结合的方法,研究瑞风商务车右托架的拉延成形过程。在材料力学性能测试和成形极限分析的基础上,采用网格应变分析技术对模拟结果与实冲结果进行比较,验证了右托架冲压成形建模的合理性和模拟结果的准确率及可信度;仿真和实冲都显示,右托架在几个拐角处应变集中,局部接近拉裂;针对这种情况,从理论成形极限图上讨论了可能的工艺改进方案。     

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.     

质子交换膜燃料电池薄金属双极板性能优化与设计

针对质子交换膜燃料电池制造技术实用化的瓶颈，研究了质子交换膜燃料电池低成本制造与性能优化问题，建立了质子交换膜燃料电池半个单池的三维计算模型，采用计算流体动力学技术对阳极燃料气体（H2）流场进行了数值模拟；以阳极最大燃料气体（H2）利用率为目标优化流场板沟槽尺寸，设计了一种操作成本低、容易批量生产的板料冲压成形薄金属双极板结构，可增大电池组体积比功率和提高燃料电池的性能；利用弹塑性有限元方法模拟阳极流场板冲压成形过程，验证了板料冲压成形金属双极板结构的可行性．     

铝合金热冲压成形质量影响因素

建立铝合金热冲压成形的有限元模型,研究坯料初始温度、冲压速度、压边力及摩擦因数对板料成形质量的影响,通过铝合金热冲压实验验证有限元模拟的可靠性.研究结果表明:400～500℃是可行的坯料成形初始温度范围;冲压速度增大,成形质量较差,超过一定限度时,冲压速度的增大对板料成形质量影响较小;压边力超过15kN时,铝合金板料可能产生破裂失效;良好的润滑是铝合金热冲压成形的必要条件,摩擦因数小于0.15时,板料不会被拉裂.     

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。     

基于有限元映射算法的试验网格显示及其应用

基于有限元映射算法和三角形面积坐标法提出了一种新的试验网格分析算法,该算法可以按试验网格模式显示板料成形数值模拟结果,而且具有原理简单、易实现、执行速度快等优点.基于本算法,提出了塑性成形物理模拟中的网格分析法,真实地模拟板料在冲压变形过程中各试验网格的变形情况.与变形云图只能显示一维方向上的物理量相比,网格分析法能够直观模拟板料在二维平面上的应变变化情况,方便用户直观了解板料的变形,改进了工艺设计.     

泡沫铝三明治板冲压成形数值模拟分析

基于塑性力学理论研究了泡沫金属材料的有限元模型,在此基础上利用ABAQUS软件对泡沫铝三明治板弯曲成形过程进行了有限元数值模拟,并分析了泡沫铝三明治板的冲压成形缺陷,数值模拟结果和实验结果保持了良好的一致性。研究成果为泡沫铝三明治板冲压成形缺陷的控制提供了有效的数值模拟方法。     

基于分块压边圈的变截面板方盒件成形比较分析

变截面板冲压成形过程中由于板料存在厚度差,整体压边圈难以满足压边要求。利用有限元软件ABAQUS对整块压边圈以及分块（分两块和分三块）压边圈的不同压边力组合作用下变截面板冲压成形进行了模拟,分析比较了整块压边圈下与分块压边圈下变截面板方盒形件成形深度、应变路径和厚度变化。结果表明分块压边圈比整块压边圈能使方盒件获得更好的成形深度,板料的减薄情况得到改善;可以通过调整压边力组合工艺参数的方法使变截面板获得更好的成形性能,研究为提高变截面板的成形性能以及分块压边圈在变截面板冲压成形中的应用提供了指导。     

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.     

基于网格试验法的汽车覆盖件冲压成形分析

为进一步研究大型覆盖件冲压成形质量分析的技术,采用混合网格法进行变形区域塑性主应变分布测量。分析了其原理、特点以及根据节点位移计算塑性主应变的相关理论和方法。针对一覆盖件成形缺陷的实例,采用该方法进行了试验,并将所得应变值与预先确定的极限成形曲线和相应的安全成形曲线相比较。结果表明,将网格试验法和成形极限图结合起来使用,是进行大型覆盖件冲压成形分析和改进质量缺陷的有效方法。     

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.     

成形路径对钢板织构成形极限的影响

完成了冲压过程中可能出现的几种应变路径(单向拉伸、等双向拉伸、单拉-等双拉、等双拉-单拉路径)和不同应变量共14种状态的极图测定,分析了各种情况下织构的变化,讨论了材料取向的变化对于复杂路径成形极限的影响。     

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     

金属薄板面内成形过程的有限元分析

基于金属板材塑性变形的损伤本构关系，运用有限元数值法分析了金属薄板的面内成形过程。首先假设材料损伤发生在局部区域，发现当损伤到达其临界值时，板内会产生颈缩并迅速扩展；接着分析了薄板内部损伤和变形的发展过程及其对材料成形性能的影响。最后用有限元法计算得到了2024-T3和6111-T4铝板的成形极限曲线以及相应的试验数据。结果表明，用有限元法计算的数值曲线与试验数据相当吻合。     

板材成形过程中直拉深筋作用的数值模拟

本文通过对板料在直拉深筋中变形过程的分析,给出了一个简化的直拉深筋作用分析模型.针对这个模型建立了有限变形弹塑性有限元方程,并利用所编制的程序计算了半圆形截面和方形截面直拉深筋作用下板料的变形.实验表明数值分析结果是可靠的.     

板料渐进成形工艺等高线图生成方法的研究

板料数字化渐进成形工艺可以通过数控渐进成形机床加工出成形极限较大、形状复杂的板材零件,在航空航天、汽车和民用产品的小批量钣金件加工方面具有广泛的应用前景。如何生成成形零件的等高线图是该工艺的关键技术。对板料渐进成形工艺等高线图的生成方法进行了研究,提出一种基于Matlab拟合Bezier曲面并快速生成等高线图的方法。对理论抛物面和飞机翼面的仿真研究表明,提出的等高线图的生成方法,工程精度较高、算法简单。计算速度快,适合在板材数字化渐进成形工艺中推广应用。     

激光拼焊板破裂判据的建立及成形极限预测

为准确判断差厚高强钢激光拼焊板何时、何处发生破裂,在失效行为研究的基础上建立一种新的破裂判据.该破裂判据为:在建立拼焊板左半边成形极限图时,凸模载荷达到最大值时拼焊板发生破裂;在建立拼焊板右半边成形极限图时,拼焊板应变路径向平面应变状态漂移时破裂发生.基于该破裂判据,结合对高强钢拼焊板成形极限试验的仿真,建立其成形极限图.预测结果与试验数据吻合较好,验证了拼焊板破裂判据的正确性和有效性.基于建立的破裂判据,结合对拼焊板成形极限试验的有限元仿真,能够准确、快速获得差厚高强钢激光拼焊板的成形极限图.     

板材多道次渐进折弯成形回弹补偿的模具修正

金属板材多道次渐进折弯因回弹使成形后的工件形状与目标存在误差.文中借鉴单一道次冲压成形模具型面修正的思路,将模具型面的位移修正、平滑的位移修正以及成形传递函数法应用到多道次渐进折弯成形的模具修正,实现回弹补偿.实验结果表明,基于单一道次冲压的闭环成形传递函数法用于多道次渐进折弯模具修正可快速有效提高成形工件精度.