弹塑性弯曲理论与冷绕螺旋弹簧的回弹

该文从弹塑性弯曲理论出发,讨论了冷绕螺旋弹簧时簧丝横截面内的应力与应变、弯矩与簧圈曲率的关系。由于绕制螺旋弹簧时,塑性弯曲很大,该文采用以渐近线代替M～(1/ρ)曲线的方法找出回弹后的残余变形值。又由于弹簧圈弯曲后中性层已发生偏移,根据中性层在回弹后仍为中性层的设想,从而获得了一些计算芯轴直径的合理的理论公式。     

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。     

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.     

U型件冲压成形回弹过程的数值模拟及参数优化

以有限元软件ABAQUS为平台,分别运用有限元动力显式和静力隐式方法模拟U型件成形及卸载后的弹性回复过程,分析了压边力、摩擦以及板料厚度对回弹量的影响.以控制回弹为优化目标,结合有限元数值模拟运用基于Pareto策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)对工艺参数进行了优化设计.     

机翼前缘蒙皮橡皮成形回弹数值模拟分析

基于有限元数值模拟的工艺分析方法能提高橡皮成形工艺的零件质量,其中回弹预测的精度是橡皮成形数值模拟的关键。文章以有限元软件ANSYS为平台,针对飞机前缘蒙皮铝合金板2B06-T3,建立成形与回弹过程的数值模型,研究影响数值模拟回弹预测精度的关键因素,如单元积分类型、网格尺寸、接触与摩擦。提高数值模拟成形精度,需要精确控制模拟过程的关键环节,力求在每个环节减小误差累积。该文对实际生产具有指导意义。     

Q450冷弯成型角钢有限元数值模拟

采用非线性有限元法对冷弯成型过程中角钢各部位的应力、应变分布情况进行分析,并揭示了角钢在成型过程中金属的变形规律.结果表明,有限元模拟得出的板材应力、应变分布规律与实际情况相符合,冷弯回弹模拟结果与实测回弹值存在一定的误差,模拟结果中回弹角随着成型角增加时的变化规律与实测结果一致.采用非线性有限元法对冷弯成型过程进行数值模拟是可行的.     

超高强度钢薄板扭曲回弹特性的数值模拟与试验分析

为了研究超高强度钢复杂件冲压过程中出现的扭曲回弹现象,设计了可用同一副模具成形的两端开放和一端封闭的2类S梁零件,对其成形后的扭曲回弹特性进行了数值模拟和试验验证.提出了零件整体最大扭曲量的概念,并用其作为评价扭曲回弹程度的指标,分析了压边力、摩擦以及板料轧制方向对于零件扭曲程度的影响.结果表明,在所研究的压边力范围内,扭曲程度随着压边力的减小而减小,摩擦对于2类S梁零件的扭曲回弹的影响呈现不同的规律,在较大压边力和摩擦系数下,采用垂直轧制方向板料成形导致更大的扭曲.研究结果可为预测与减少复杂零件拉深成形扭曲回弹控制提供有益的指导.     

高强度钢保险杠成形工艺及回弹控制的数值模拟优化

采用高强度钢板制造的保险杠能大大提高乘员安全性,但高强度钢板成形非常困难,国内可供参考的成功案例非常有限,如果采用国外热成形技术又会显著增加成本且效率低。只能在现有水平下采用先进的数值模拟技术与调整冲压工艺相结合才能解决该问题。介绍了采用有限元分析软件Dynaform对某轿车高强度钢保险杠冷冲压成形过程进行模拟,发现回弹和破裂是其主要缺陷。通过研究工艺补充面对零件冲压成形以及回弹的影响,并总结出规律,然后对工艺补充部分进行调整,并设置凸顶得到了优化的工艺型面,最终一举取得成功,为同类相关高强度钢零件的生产起到了指导作用。     

大尺寸叶片的成形及回弹模拟

针对大尺寸叶片成形后回弹现象严重的问题,采用DYNAFORM软件模拟叶片成形及回弹过程。得到叶片成形后的成形极限图、厚度变化图等,分析了大尺寸叶片成形所存在的问题,计算其回弹量,为模具设计提供参考依据。     

板料成形数值模拟中摩擦的处理及应用

针对板料成形过程中工件与模具不同的接触条件,采用常摩擦模型,提出相应的摩擦应力的处理方法．在此基础上,通过实际的模拟分析,证明了该处理方法的可行性．同时探讨了摩擦对成形结果的影响．模拟结果表明,板料与凹模和压边圈之间的摩擦阻碍了金属向凹模内流动,对板料拉深成形是不利的,而增大凸模与板料之间的摩擦则可以有效限制制件侧壁的变薄,这对成形是有利的．     

多股簧的设计计算及有限元仿真分析

根据多股簧的成形过程,分析了单股钢丝中心线的空间结构,在现有几何参数基础上计算了钢索分布圆半径、钢丝螺旋倍数和钢丝中心线的轨迹扫描参数。提出了基于特征扫描的多股簧辅助设计方法,通过一个扫描步即可得到多股簧单股钢丝中心线的模型,并给出了基于PROE软件的建模方法。在上述多股簧设计计算的基础上,采用模型结果,给出了多股簧加载过程中弹簧和钢丝应力应变特性的ABAQUS有限元仿真分析。分析结果显示了多股簧承载时钢丝的应力应变特性、钢丝截面的应力分布情况、加载速率对多股簧簧圈振动的影响,弥补了现有多股簧分析和测试手段的不足,为多股簧的生产加工和性能实验提供有效的指导。     

中厚板分段多点成形及其数值模拟

为了解决分段多点成形过程中的技术难题,利用数值模拟软件对其成形过程进行数值模拟.以显式算法模拟加载成形过程,隐式算法模拟卸载回弹过程,从而实现分段多点成形的数值模拟.采用非均匀有理B(NURBS)样条曲线设计过渡区形状,探讨了过渡区大小对成形品质的影响.结果表明,在合理设计过渡区的情况下,分段成形品质好于一次成形.     

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.     

板料成形数值模拟的过程研究

讨论了板料成形数值模拟方法的一般步骤及零件工作参数的确定方法.应用DYNAFORM软件分析了底壳件的成形过程,预测了零件可能产生起皱和破裂的部位,提出了消除和减少起皱及破裂的工艺改进措施.     

共轭曲面的数字仿真原理

提出了以现代计算技术为依托，基于数学规划划研究共轭曲面原理的新方法－数字仿真方法，建立了直接描述共轭过程的数学模型，这一模既便于数字计算又例题于理论研究。     

内置螺旋转子管式光生物反应器的流动特性数值模拟

提出了在管式光生物反应器（T-PBR）内置螺旋转子以优化其性能的方法。采用两相流模型模拟其流动特性,对内置两叶片螺旋转子、内置低流阻螺旋转子与无内置螺旋转子在旋流数、液相体积传质系数、截面速度云图、液体速度分量及气体速度分量等方面进行模拟比较。结果表明,内置螺旋转子可以增强管内旋流流动,提升气液两相间的传质效率,改善T-PBR的混合性能。最后比较了不同导程两叶片螺旋转子对T-PBR混合-传质性能的影响。     

砂土中螺旋桩在斜拉荷载作用下的承载性能

为研究斜拉荷载倾斜角度和叶片埋深对螺旋桩极限承载力的影响,基于ABAQUS软件构建了砂土中螺旋桩的有限元模型,通过螺旋桩水平承载机理砂箱试验与竖向拉拔试验数据,对模型的准确性和可行性进行验证。设置4组不同叶片埋深的螺旋桩模型,分别施加不同角度的斜拉荷载,探讨了砂土地基中螺旋桩的承载性能与斜拉角度、叶片埋深的相关性。结果表明:砂土中螺旋桩的极限承载力随着斜拉角度的增大不断减小;当斜拉角度小于30°时,螺旋桩极限承载力与斜拉角度的关系曲线近似呈线性;螺旋桩极限承载力存在一个临界埋深比,当埋深比大于等于4时,承载力不随埋深比的增大而变化。推导了深埋状态下螺旋桩受斜拉荷载作用的极限承载力公式,经验证该公式能较好反映螺旋桩极限承载力随斜拉角度增大而逐渐下降的规律。