DKT板壳单元及其在板料成形一步模拟法中的实现

研究了基于离散Kirchhoff理论(DKT)的DKT9和DKT6平板弯曲单元,推导了各自的应变-位移矩阵,实现了两种板单元与线形三角形(CST)薄膜单元的叠加.考虑了薄膜内力及弯曲应力的综合作用,较为真实地反映了实际变形情况,在开发的一步模拟法求解器InverStamp/onestep中得到了实现.通过一筒形件的拉深成形分别对这两种单元进行了分析.通过比较,证明了在板料成形一步模拟法中两种单元均能够较为真实地反映实际变形情况,DKT6比DKT9板单元具有较好的计算效率,计算精度相差不大.     

改进的一步模拟法及其在板料成形分析中的应用

研究了基于形变理论的板料成形一步模拟法（又称为反算法）．采用由CST（Constant Strain Triangular）薄膜单元和DKT6（Discrete Kirchhoff Triangular）板单元组合而成的DKTl2壳单元,既可以考虑面内薄膜力的作用,也可以叠加弯曲效应对单元的影响．引入Barlat提出的6个应变率分量表示的塑性势函数,可以更好地描述板料面内各向异性．用弧长展开法获得初始解,并利用反向变形法对其进行改进,增强了求解的稳定性,提高了计算精度．盒形件的拉深实例证明,该改进的方法可以更为有效地模拟实际变形情况,分析结果具有较高的可信度．     

DP780高强钢板的弯曲凹模圆角曲形优化

针对冲压成形过程中模具磨损及零件表面黏模等问题,以DP780高强度钢板U型弯曲成形为例,采用有限元数值模拟及工艺试验相结合的方法,对弯曲成形模具凹模圆角区域进行磨损区域预测及凹模圆角优化设计。研究结果表明:基于FEM-Archard磨损模型预测的弯曲成形黏模区域与试验结果相吻合;凹模圆角和形状对模具圆角表面磨损深度影响很大,凹模圆角半径越大,磨损深度越小;偏差-椭圆弧比标准圆弧、椭圆弧具有更好的抗成形黏模性能。     

载荷映射方法及其在模具结构优化中的应用

针对金属薄板冲压成形过程中成形力在板料与模具之间传递的关系,提出一种不同类型网格之间的载荷映射计算方法.该方法通过映射单元的精确定位,在板料壳单元与模具实体的四面体单元之间建立了一种对应关系,构建板料单元节点上的成形力与模具网格之间载荷映射的关系模型,从而得到模具表面精确的载荷分布.实例研究将该方法应用于模具结构的优化...     

凹模圆角和倒角对U形件弯曲成形的影响

影响U形件弯曲成形质量的因素很多,如材料的力学性能和相对弯曲半径等。而在弯曲模凹模结构设计中大多采用圆角,虽然圆角凹模对弯曲成形比较有利,但对尺寸比较大的U形弯曲件,圆角凹模的制造与安装并不方便。今通过对圆角凹模与倒角凹模有限元弯曲模拟结果的分析与比较,得出:圆角凹模和倒角凹模弯曲后,工件的应力应变差别不大。因此,对精度要求不高的大尺寸U形件,弯曲成形采用倒角凹模加工和安装更方便。     

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.     

连续多点成形过程中应力应变场数值分析

结合连续多点成形的基本原理描述了其成形特征.建立了成形球形件的有限元模型,探讨了板材在连续多点成形过程中不同区域的应力应变情况,模拟了球形件在成形过程中的等效应力场和塑性应变场,并对其分布情况进行了分析,从双向弯曲的角度模拟了板材在加载区域的应力场和应变场分布,对模拟结果进行了分析.应力应变场的模拟结果与弯曲变形时应力应变状态吻合.通过对应力场和应变场的数值分析可以清晰观察板材的成形状态,从而制定出可靠的成形工艺.     

板材小圆角柔性成形机理

针对带有局部小圆角特征的试件,提出一种2道次大圆角变小圆角的柔性成形方法。根据试件贴模过程中与模具相切位置的不同,首先分析第2道次成形过程中2种贴模方式的优劣,给出影响凸凹小圆角贴模过程的流料方式及直壁区的应力状态,并通过理论分析给出第1道次成形合适的凸凹圆角的计算公式。研究结果表明:贴模方式2更有利于小圆角的成形,是凸凹小圆角的较好成形方式。     

聚酰胺连续纤维浸渍复合加工的停留时间理论模型

采用停留时间分布（RTD）函数和自行设计的弯曲流道浸渍模具,对连续纤维增强聚酰胺复合材料加工过程中的停留时间进行研究,建立了弯曲流道停留时间的数学模型,并通过实验验证了模型的可靠性,结果表明该模型可以准确预测树脂在浸渍模具中的停留时间。采用Box-Behnken响应面法设计5因素3水平的试验方案,模拟了模具结构对加工过程中外部累积体积分数为95%时所对应的停留时间（t₉₅）的影响,结果表明,流道单元长度和流道单元个数对t₉₅的影响最大。通过模拟优化试验得到了浸渍模具结构的最优参数为：流道单元长度12.5 mm,流道圆角半径3 mm,流道单元个数10个,流道单元夹角160°,模具间隙1.4 mm。     

电视机托架回弹补偿的Dynaform分析

模具补偿是减小冲压件回弹的一种有效方法。利用有限元模拟软件Dynaform对电视机托架的成形和回弹过程进行数值模拟分析,提出基于Dynaform回弹补偿功能进行模具型面设计的方法,在成形和回弹过程模拟分析的基础上,根据回弹量对电视机托架初始模具型面反向补偿修正,得到了满足电视机托架成形精度要求的模具型面,使模具修正在计算机上达到量化,从而减小生产中的试模时间并且降低试模成本。     

相对弯曲半径对冷弯厚壁型钢残余应力的影响

运用商用有限元程序建立三维的壳模型模拟板料的成型过程。分析了厚度为10mm,相对弯曲半径r/t分别为1,2,3,4的板料在多次成型后,其截面上各节点的轴向残余应力分布情况;以及成型后的模型弯曲段部分点沿径向的轴向残余应力分布。并且通过对四种模型的比较分析得出相对弯曲半径对冷弯残余应力的影响。进而为材料的稳定性分析提供参考,尽可能地为材料的产业化生产提供工艺优化的理论依据。     

不同曲率井段的取心筒长度优选

较长的取芯筒可以进行水平段大段取芯作业,取芯钻具通过曲率段时会发生较大的弯曲变形、承受较大的弯曲应力,建立了取芯组合钻具受力变形分析的三维有限元模型,应用ANSYS软件的大变形、接触非线性理论,对不同曲率井段的取芯筒长度进行了优选,为取芯钻具的通过能力评价提供了新的研究方法。     

钻柱振动失效控制装置井下通过能力评价

钻柱振动失效控制装置通过曲率段时会发生较大的弯曲变形、承受较大的弯曲应力,本文建立了组合钻具受力变形分析的三维有限元模型,应用ANSYS软件的大变形、接触非线性理论,对不同曲率井段的钻具强度进行了评估,为井下钻具的通过能力评价提供了新的研究方法。     

铝合金压铸件尺寸稳定化处理的研究

铝合金压铸件尺寸失稳问题是一个普遍存在的问题,对高精度要求的构件尤其重要。本文主要研究失稳的机理。通过高温时效或分级时效消除压铸激冷中残留的热应力,并使合金中存在的过渡相完全转变成平衡组织状态,从而达到残余应力低、组织稳定及尺寸稳定的目的。通过金相组织的观察、点阵常数千Ⅱ电阻率的测定以及相应组织状态的应力测量结果表明,原时效制度下合金组织未达到平稳状态及应力分布不均匀是造成压铸件尺寸失稳的原因。采用本研究的时效制度能降低应力水平和不均匀分布,并稳定组织,可完全消除尺寸失稳现象。同时本研究的时效制度具有节能省时的实际意义。     

LAMOST传光光纤的焦比退化特性分析

为了对LAMOST传光光纤的焦比退化特性进行几何光学分析,采用光线追迹法计算了不同宏弯曲曲率半径下半圆形弯曲光纤和S形弯曲光纤的出射光斑的能量分布,并分析了由光纤宏弯曲引起的焦比退化特性.给出了不同的弯曲形式及弯曲半径影响光纤的输出光斑能量分布的定量和定性分析.结果表明,随着弯曲曲率半径的减小,输出光能量分布更加发散,焦比退化更为严重.     

长期受弯构件应力应变分布及变形规律研究

通过全面考虑混凝土徐变收缩、裂缝影响及应力重分布变化过程,推导了适于不同应力分布条件下钢筋混凝土受弯构件截面长期应力应变分布规律的计算方法.提出了钢筋混凝土构件收缩翘曲变形影响系数曲线及曲率计算公式,并建立了分析预测受弯构件初始及长期总变形的通用分析方法.考虑截面非线性应力分布曲线,对各类受弯构件长期徐变收缩效应及变形进行分析,通过了试验验证.研究归纳了配筋率、截面尺寸等影响受弯构件长期挠度变化规律的主要因素.分析表明,钢筋能有效约束受弯构件长期徐变变形,而收缩翘曲变形大小及方向则主要取决于拉、压钢筋配筋率比值;在同等的初始抗弯刚度或截面积条件下,宽扁梁长期变形增长较普通梁显著.     

运用统一强度理论分析预应力组合圆筒分层半径和过盈量

运用双剪统一强度理论,考虑拉、压异性和中间主应力的影响,对受工作内压作用时预应力组合模具的分层半径和过盈量进行了详细的分析,得到了计算组合圆筒分层半径和过盈量计算的表达式。分析结果表明:分层半径只跟组合圆筒内外径相关,与运用的强度理论和材料特性没有关系;过盈量不但与组合圆筒内外径相关,同时与运用的强度理论和材料特性也有关系。     

线材弯曲件绕弯模的设计与应用

小批量、低精度和大尺寸的对称式线材弯曲件，采用简易绕弯模弯曲能经济效益。介绍了其模具结构和参数的设计与应用。     

金属带材拉伸弯曲矫直过程简化解析分析之二─—理想弹塑性带材在第1个弯曲辊上的拉弯过程分析

对理想弹塑性金属带材在第１个弯曲辊上的拉伸弯曲过程进行了详细的分析,给出了不同应力分布形式的边界条件、带材产生塑性延伸的条件、带材塑性延伸率的计算公式,从而确定了带材延伸率与带材张力和带材弯曲曲率之间的关系．     

弯曲模凹模入口角曲线的优化研究

在分析板料弯曲时模具受力状况的基础上，导出了一种理想入口角曲线。理论计算及实验结果均证实，采用此理想曲线进行弯曲模凹模入口角设计，可减轻模具与工件之间的接触压力，改善工件表面质量，延长模具使用寿命。