非对称型材拉弯成形的数值模拟研究

基于非线性有限元软件MSC.Marc对某汽车门框复杂截面型材的拉弯回弹进行了数值模拟研究。首先以切边模型为例对复杂截面型材有限元拉弯模拟做了详细的分析,提出了回弹半径和回弹间隙两种回弹参数评价,分析了模具半径和预拉力对回弹的影响。然后针对容易起皱的底面提出了一种失稳判定准则,并把复杂截面拉弯成形后的起皱区域划分为三部分,结合MSC.Marc软件的二次开发功能给出了描述失稳程度大小的用户变量曲线图。复杂截面型材拉弯成形的缺陷参数处理,最主要的就是回弹和起皱,有限元数值模拟对汽车型材拉弯件的成形质量、生产效率等都具有重要的指导意义。     

柔性三维拉弯成形零件的形状控制

对柔性三维拉弯成形工艺进行了研究,给出了三维弯曲成形件的数学表达式.通过分析柔性三维拉弯成形过程中型材的水平和垂直方向的变形,给出了控制成形件水平方向和垂直方向形状的单元体调形方法与夹钳的拉弯轨迹计算方法.根据柔性三维拉弯工艺中单元体调形多点控制的特点,定义了多点模具的调形参数,给出了单元体与成形件接触的几何关系,并给出了描述单元体上多点模具包络形状的三次B样条插值方法.基于上述的几何关系和多点模具的调形参数,使用圆弧对夹钳的拉弯轨迹进行计算.对L形截面铝型材的三维拉弯成形实验结果表明,成形件轮廓误差小于0.7%,验证了上述方法的实用性.     

拉弯矫直过程中变形机理的探讨

根据基本假设,应用弹塑性理论,推导了拉弯矫直过程中的应变与曲率关系式,讨论了内力弯矩的计算、拉力对弯矩和弹性区厚度的影响.所得结论为,在与反弯矫直相同反弯曲率条件下,弹性区厚度略有减小,其减小量小于3%;弯矩减小量与拉应力平方成正比,其弹复曲率也相应减小;弯曲变形的弹复过程中,部分纤维处于塑性流动状态,弹复曲率和延伸量大于以往研究结果;若弯矩与拉力同步弹复,则弯矩与拉力弹复可按线性关系计算.     

复杂截面型材二维拉弯回弹数值模拟研究

基于非线性有限元软件MSC.Marc对某汽车门框复杂截面型材的二维(2D)拉弯回弹进行了数值模拟研究.首先通过对拉力控制方式下张臂式拉弯机构的运动原理进行分析,提出了一种夹具端边界条件加载方法,该方法克服了拉弯成形过程中夹具轨迹不易确定的难点.然后研究了单元类型、圆角单元尺寸对回弹模拟准确度的影响,并得到了半径回弹量随预拉力变化的规律.模拟结果表明:对于此种复杂截面型材的拉弯回弹模拟,采用实体壳单元模型得到的半径回弹预测值更准确;在一定圆角单元尺寸范围内,随着圆角单元尺寸的减小,回弹模拟准确度提高;半径回弹量随着预拉力的增大而逐渐变小,当预拉力增大到一定值时,预拉力对回弹的影响不明显.     

板边预弯弹复解析及实验研究

采用双线性硬化材料模型,基于小曲率弯曲变形假设,建立了预弯成形弹复理论解析模型,得到了预弯回弹后弯曲角与工艺参数之间的数学表达式。用VC软件编程进行数值计算,并进行了实验验证,理论计算结果与实验结果比较一致,验证了理论解析的正确性。研究结果为实际生产快速准确制定预弯成形工艺参数提供了理论依据,为大型直缝焊管板边预弯成形工艺规划CAPP系统设计奠定了理论基础。     

基于摄动法的拉弯成形工艺分析

该文介绍了分析拉弯成形的摄动方法。将横向曲率比较小的双凸工件分成与模具表面的接触区和一端受夹钳约束的自由区。假定这2个区的应力-应变状态分量与柱面拉弯成形及均匀拉伸的应力-应变状态分量只相差一个很小的量,建立摄动计算格式,进行变形分析。应用数值模拟软件对拉弯成形件轮廓精度误差的影响因素进行了模拟分析,据此对不锈钢车体的车顶弯梁的拉弯成形进行工艺开发与模具设计,开发出高精度拉弯模具,消除了成形缺陷,获得了高精度高质量的拉弯件。     

预应力高强混凝土矩形支护桩的受弯性能

针对预应力混凝土预制桩在基坑支护中的应用,开发新型的预应力高强混凝土矩形支护桩。通过9根矩形支护桩的受弯性能试验,研究了矩形支护桩的受弯破坏特征、裂缝开展情况和受弯承载力。结果表明:在外荷载作用下,矩形支护桩变形体现了很好的弹性和延性;矩形支护桩截面的应变分布符合平截面假定;矩形支护桩的抗裂弯矩实测值与计算值之比平均为1.33;实测极限弯矩与理论计算值基本接近。基于试验结果,提出对矩形支护桩抗裂弯矩和极限弯矩计算方法的修正建议,计算结果与试验结果吻合较好。对比发现,在相近的成本条件下,矩形支护桩比空心方桩受弯承载力增加10%～20%。     

汽车门框上条拉弯分析及截面变形评价方法

汽车门框上条是变曲率的三维拉弯成形件,若门框上条设计不合理,拉弯成形过程中零件曲率较大处易发生严重变形,影响汽车门框密封性,甚至导致密封条和尼槽无法装配.为了在产品开发前预测门框上条拉弯截面变形情况,缩短开发周期,降低设计成本,本研究基于ABAQUS有限元软件,在拉弯成形回弹后的基础上,预测了门框上条的截面变形情况,并提出加权均方误差(WMSE)的方法,来评估拉弯件整个截面的变形情况.最后将该方法应用于某款乘用车门框上条6种设计方案的择优选型.结果表明:仿真预测的截面变形与实验吻合较好;门框上条的弯曲角度对截面变形量影响较大,弯曲角度越小,变形量越不明显.     

形截面件大半径空间弯曲的失稳控制及模具半径计算

将匚形截面工件对称布置，在截面工件的开口处采用填充支撑材料及侧向夹紧技术，可实现匚形截面工件的空间冲压弯曲，能有效地防止弯扭失稳．通过对大半径弯曲的模具半径计算、回弹分析，给出了可行的计算方法     

矩形截面直梁弯翘分析的七自由度单元法

利用七自由度单元的有限元法,当考虑弯曲与剪翘时,对矩形截面简支短直梁进行了内力和变形计算,同时与弯曲和剪翘时的解析解结果进行对比,比较表明,对于静定简支梁的内力,两法的数值具有相同的不变值;另外还对简支短直梁有限元弯曲解和两跨连续梁有限元法的弯曲解与解析弯翘解的结果进行了对比。说明采用七自由度单元的有限元法进行矩形截面简支梁的弯翘分析,有很高的精度,可以代替繁琐的解析解。     

FEM simulation and experimental verification of roll forming and springback process under complex contact conditions

The application of advanced high strength steel(AHSS) has an important significance in the development of the lightweight of automobile,but the parts made of AHSS usually have defects,such as fracture and large amount of springback,etc.In this paper,a model of multi-pass roll forming and springback process of AHSS is established with finite element software ABAQUS.Then a roll forming experiment is performed,and simulation and experimental results have been compared and analyzed.The model is established under complex contact conditions,including self-contact condition.The results shows that during the process of sheet bending,large Mises stresses appear at bending corners.The smaller the bending radius is,the larger the Mises stress and strain are.Thickness of sheet metal changes differendy if the bending radius is different.When the bending radius exceeds a certain limit,the change tendency of the sheet thickness turns from increase to decrease.     

悬挂式货运单轨轨道梁与桥墩结构尺寸比选

悬挂式单轨应用于集装箱货运在国内外尚处于初步研究探索阶段,缺少相关的设计规范标准作为设计依据.以某货运悬挂式单轨试验线为工程背景,利用MIDAS软件建立轨道梁和桥墩模型,通过有限元分析,对比了不同轨道梁与桥墩的结构尺寸对轨道和桥墩的位移、应力及疲劳性能的影响,最后确定了所需的截面几何尺寸及各板件厚度.研究结果表明:因转向架尺寸较大,轨道梁截面轮廓也较大,整体刚度大;轨道梁各板件合理结构参数建议采用底板32 mm、腹板20 mm、顶板24 mm;对于单线工程,桥墩宜采用倒L型桥墩,截面采用矩形截面,板厚采用24 mm.     

热处理状态和工艺顺序对铝型材弯曲回弹的影响

采用实验和数值仿真相结合的方法研究了材料热处理状态和工艺顺序对6063铝型材弯曲回弹的影响规律和机理.结果表明:型材绕弯变形区内外层材料分别为压应力和拉应力起主导作用,中性层附近材料为明显的拉-压两向应力集中区.外力卸载后,中性层存在很大的残余拉应力;挤压态型材经人工时效处理后绕弯成形回弹角将会变大.且随着人工时效时间的延长,内外侧材料最大拉压应力差变大,回弹角逐渐增大;弯曲型材后续经人工时效或电泳烤漆处理,产生二次回弹.且弯曲角度越大,热处理后回弹角会增大.进一步延长人工时效时间,弯曲型材的回弹角基本不变;弯曲型材的三种成形工艺顺序方案中,挤压态型材先经冷弯成形再紧接着进行人工时效和电泳烤漆处理总的回弹角最小.     

一种由平面矩形单元转化而来的十字形平面刚架单元

文章提出了一种用平面刚架结构来替代平面问题连续体的有限元方法,将平面连续体离散为5结点15自由度矩形单元,再将矩形单元转化为十字形平面刚架单元;先求出外载荷作用下平面刚架结点位移、结点力,再由虚拟力求梁横截面变形引起的十字形单元结点力,将各次所求结点力叠加,得矩形单元结点力;并编制计算程序,进行数值计算和比较,表明该方法可行。     

弹塑性弯曲直梁的回弹变分原理及应用

由于在建筑结构中,荷载作用下弹塑性梁的变形影响着建筑物的安全性与舒适性。在模具生产中,材料的受力回弹决定着冲压成型构件的精度问题。且弹塑性材料的弯曲变形及回弹变形问题,以往都是通过计算机模拟进行分析计算,因此,为解决上述问题本文推导出弹塑性材料的变形方程和回弹方程。本文以有限变形回弹反耦联系统和反耦方程为基础,应用有限变形回弹反耦联方程和加权余量法建立有限变形回弹变分原理。并应用回弹变分原理中的最小势能原理和最小余能原理求解了弹塑性悬臂梁和简支梁的回弹挠曲线方程。在对计算结果与ANSYS有限元模拟进行对比的过程中,取得了一定的成果,该成果对工程实际具有一定的工程参考价值。     

厚壁球壳冲压回弹过程的数值模拟及试验

运用有限元方法，模拟了大口径、厚壁半球壳的多次成形及其卸载回弹的全过程，进行了回弹量的预测与计算。成功通过对压边力、模具尺寸等工艺参数进行优化设计，实现了控制回弹量在允许容差之内的设计目标，大大提高了零件的几何精度，从而减少了工艺开发过程的费用。所用模拟方法为设计大口径、厚壁不锈钢球壳的多次冷冲压加工工艺方案提供了有效的理论依据。试验表明模拟结果与实际效果吻合良好。     

Non-uniform heat transfer behavior during shell solidification in a wide and thick slab continuous casting mold

By employing a two-dimensional transient thermo-mechanical coupled finite element model for simulating shell heat transfer behaviors within a slab continuous casting mold, we predicted the evolution of shell deformation and the thermal behaviors, including the mold flux film dynamical distribution, the air gap formation, as well as the shell temperature field and the growth of carbon steel solidification, in a 2120 mm × 266 mm slab continuous casting mold. The results show that the shell server deformation occurs in the off-corners in the middle and lower parts of the mold and thus causes the thick mold flux film and air gap to distribute primarily in the regions of 0–140 mm and 0–124 mm and 0–18 mm and 0–10 mm, respectively, from the corners of the wide and narrow faces of the shell under typical casting conditions. As a result, the hot spots, which result from the thick mold flux film filling the shell/mold gap, form in the regions of 20–100 mm from the corners of the wide and narrow faces of the shell and tend to expand as the shell moves downward.     

冲焊型液力变矩器叶片回弹规律及抑制技术

冲压焊接型液力变矩器由于便于量产而被广泛应用于汽车,其是自动变速箱的核心部件. 液力变矩器性能直接由叶片形状决定,由于叶片在冲压过程中存在回弹变形,因此针对叶片冲压回弹规律及其对性能的影响开展研究. 首先利用有限元方法对冲压过程及回弹变形进行仿真,并采用流场数值模拟研究了不同回弹程度对变矩器外特性的影响规律,然后通过在叶片中间流线处开设拉延筋抑制叶片冲压起皱和回弹现象,最后制造叶片样件验证回弹抑制有效性,并通过液力变矩器样机试验验证流场数值模型计算精度. 研究结果表明涡轮出口回弹对变矩器性能影响显著,最高效率和起动泵轮能容分别增大了0.067%、8.18%,起动变矩比减小了1.41%. 样机实验验证表明冲压回弹仿真模型与计算流体动力学模型准确度高,其计算结果与实际结果吻合度较好,拉延筋结构可以较好的抑制叶片最大回弹偏差并改善回弹分布.      

实体壳单元在板料成形及回弹模拟中的应用

开发了基于实体壳单元的动力显式及隐式程序,模拟了板料成形及回弹过程.该实体壳单元具备如下特性：考虑厚度变化的双面接触判断精确模拟了板材厚向挤压变形;采用厚向多点积分方式求解内力,精确地描述了弯曲效应,回弹预测更为准确;面内减缩积分有效抑制了剪切闭锁与体积闭锁;黏性阻尼沙漏控制算法克服了面内减缩积分激活的零能模式;采用改进的平面应力本构模型且结合希尔二次异性屈服准则,使得实体壳单元同时获得实体单元和壳单元的特性,非常适合于非线性大变形有限元分析.给出了几个算例验证单元的有效性及程序的稳健性,并与实验结果及相关文献中的模拟结果进行了比较.