柔性夹持多点拉形过程的数值模拟

采用动态显式有限元软件,对2024-O铝合金板材在传统夹持方式和柔性夹持方式下成形球面件的过程进行了数值模拟,对比分析了拉形过程中板材的应力和应变变化.结果表明,与传统夹持方式相比,在柔性夹持方式下得到的多点拉形件应力应变分布均匀,成形效果较好,而且可以提高材料的利用率.完成了相关的实验验证,结果表明:柔性夹持方式适用于多点拉形过程,验证了柔性夹持装置的可行性与实用性;模拟结果与实验结果的误差基本在0.3～0.5 mm之间,验证了数值方法的准确性.     

工艺参数对多辊下压式柔性拉形影响的数值模拟

多辊下压式拉形方法是基于新原理的柔性拉形方法。为了研究不同工艺参数对该拉伸成形过程和成形质量的影响,使用非线性动态显式有限元分析软件对该新工艺的成形过程进行模拟。模拟结果表明压辊装置与模具距离越近板料合模越容易,成形效果也越好,而夹持装置和压辊装置之间的距离对成形结果影响不大。进行了相关实验验证,结果表明数值模拟结果与实验结果趋势一致。     

浅论多点柔性模具在飞机蒙皮成形中的应用

多点模具技术是将柔性制造和计算机技术结合为一体的先进制造技术,其核心是将传统的整体拉形模具离散成规则排列的基本单元体矩阵,形成多点式、可数字化控制的模具,配合蒙皮拉伸机,可进行不同形状蒙皮零件的拉形。     

柔性压辊拉形中压辊下压位移量的数值解析

利用柔性压辊拉形的几何关系,得出了使板料完全贴模时压辊的最小下压量及其所对应的板料最小延伸率,并根据不同截面上板料在拉伸方向延伸率相等的原则,建立了压辊最大下压量与延伸率的关系。采用位移加载对08AL马鞍形件和球面件的成形过程进行了数值模拟,并与力加载的成形结果进行了对比,结果表明:位移加载成形曲面件的等效应力和等效塑性应变分布更均匀,成形质量更稳定。利用柔性压辊拉形装置拉伸成形了马鞍形件和球面件,结果表明,采用数值计算所得的压辊下压位移量进行加载是可行的。与力加载相比,压辊下压位移量的数值求解方法可快速计算出对应于不同延伸率时各个压辊加载所需的下压位移量,节省了加载力的调试时间,可应用于柔性压辊拉形工艺参数的调试。     

内置椭球形缺陷混凝土静态劈拉试验

混凝土广泛应用于核工程等基础建设领域,在其浇筑和凝固过程中,会在其内部产生类似币形或圆形等初始缺陷,实际上可通过改变椭球形的长、短轴来表征这些初始缺陷.为研究初始缺陷对混凝土拉伸力学性能及裂纹扩展的影响,本研究在混凝土试件中心处预置一个椭球形缺陷,采用劈拉试验获得拉伸强度,结合高速摄像机和引伸计采集裂纹的扩展过程.完整混凝土试件的拉伸强度为3.24 MPa,三类内置椭球形缺陷混凝土试件的拉伸强度分别为2.99 MPa、2.92 MPa和2.79 MPa.结果 表明,混凝土的拉伸强度随着椭球形缺陷的增大而降低,内置的椭球形缺陷对本研究的裂纹两阶段扩展模式的影响不大.     

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.     

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.     

多点柔性墩连续顶推技术在梁桥中的应用

结合工程施工实践,介绍了多点柔性墩连续顶推施工技术.     

钛合金筒形件真空热胀形过程数值模拟

真空热胀形是一项创新的加工方法,零件的形状是通过模具热膨胀产生的压力来实现的.建立了钬合金筒形件真空热胀形过程的二维非线性热力耦合有限元模型.考虑了辐射传热和材料热物性参数随温度变化等因素的影响,利用MSC.Marc有限元软件模拟了钛合金筒形件真空热胀形过程.对真空热胀形过程温度场和变形场进行了分析,并进行了相应的实验验证,数值模拟结果与实验结果吻合较好.     

7075铝合金拉伸残余应力数值模拟及实验测试

对7075铝合金板材淬火过程进行温度场和应力场的直接热力耦合数值模拟,获得淬火残余应力分布规律,在此基础上开展基于等向强化Mises屈服准则和Prandtl-Reuss塑性流动增量理论的铝合金拉伸过程数值模拟,仿真不同拉伸率对内部残余应力的消除效果,采用盲孔法对铝合金淬火及不同拉伸量拉伸后残余应力进行实验测量,结果表明对于厚12 mm的7075铝合金试件最优拉伸率为1.0%。同时根据不同拉伸率拉伸后铝合金板材残余应力分布规律的变化趋势可以看出,以不同拉伸率拉伸后铝合金板材表面和内部残余应力的消除效果具有相同的变化趋势。     

Multi-Point Forming Technology for Sheet Metal

Multi-point forming (MPF) is an advanced manufacturing technology for three-dimensional sheet metal parts. In this paper, the MPF integrated system is described that can form a variety of part shapes without the need for solid dies, and given only geometry and material information about the desired part. The central component of this system is a pair of matrices of punches, and the desired discrete die surface is constructed by changing the positions of punches though the CAD and control system. The basic M...     

钛合金网板多点成形起皱缺陷的数值模拟

采用动态显式有限元软件,针对不同厚度、不同曲率半径的带孔网板和无孔板球形面的无压边多点成形过程进行了数值模拟.模拟结果表明,在相同的成形条件下,带孔网板成形球形件时不易起皱,成形效果较好.分析表明,带孔网板成形时不易起皱的原因是网孔吸收了部分金属变形,从而减小了网板起皱的趋势.通过模拟得到了带孔网板和无孔板成形球面件时不起皱成形极限与板厚的关系曲线.实验结果表明,模拟结果与实验结果吻合良好,且满足与不起皱成形极限图的对应关系.     

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.     

基于预拉伸与数控渐进成形复合的轿车翼子板样件制造技术

针对轿车白车身样件开发周期长和费用高的问题,以轿车翼子板为典型零件,设计了板料数控渐进成形工作台;在数控加工中心,通过一次装夹板料实现了轿车翼子板等比例模型的预拉伸、渐进成形和切边的集成加工;利用激光扫描技术测量成形件的轮廓形状并与原始CAD模型进行对比,以改善成形件的尺寸精度;通过改变工具的成形轨迹,采用基于形状特征层切法的成形轨迹来提高零件细节部分的成形精度和表面质量.结果表明,在拉伸阶段,提高压边压力,可以有效改善成形件的减薄.
     

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.     

基于多点成形的颅骨钛板假体数字化制造技术

基于多点成形技术,提出了一种全新的用于颅骨缺损修补的钛板假体数字化制造技术.首先,从病人患处的CT数据集中重构颅骨三角网格模型.然后,采样该三角网格模型获得代表性散乱点集,使用薄板样条插值技术重建得到钛板假体表面形状模型.最后,将该表面模型传递给多点成形CAD/CAM系统控制多点压力机最终成形出所需的钛板假体.得益于多点成形和计算机辅助设计技术的紧密融和,该技术能够显著缩短钛板假体的制造周期,同时大大提高假体与患处的贴合精度.目前,应用该技术已完成近10例,可以初步证实其可行性及效率.     

矩形截面型材三维拉弯成形的回弹预测

设计了用于三维拉弯成形的、可重构的柔性模具,并采用支持向量回归机和有限元模拟对柔性三维拉弯成形的回弹进行预测.使用有限元法分析了对回弹量影响较大的6个因素(包括材料参数、几何参数和工艺参数),以及它们对回弹的影响趋势.选用这6个参数设计有限元三维拉弯模拟实验,并用模拟结果训练和检验支持向量回归机回弹预测模型.通过与广泛应用的神经网络预测方法的预测值和有限元模拟试验结果的比较,检验该回弹预测模型的准确性.研究发现,该模型与神经网络相比具有更高的准确度,在试验中根据该模型预测的回弹量对模具型面进行相应的补偿,可以有效地减小回弹和形状偏差.     

飞机薄壁件多点柔性定位变形控制寻优算法

根据装配过程中飞机薄壁件多点柔性定位形变量的工程要求,基于“N-2-1”定位原理,针对飞机薄壁件多点柔性定位系统,提出了一种确定薄壁件在多点柔性定位时如何选择定位点数目、布局和吸盘吸附压力的寻优算法.该算法根据各参数对定位精度的影响规律,以工程要求为目标函数,以定位点的移动范围为约束条件,对定位点数目、布局和吸盘吸附压力进行分布搜索综合寻优.为实现该算法,采用MATLAB作为主控循环程序,通过MATLAB和ANSYS联合调用,实现定位点数目、布局和吸盘吸附压力的最优选择,解决了传统的依靠操作人员经验或者单纯凭借有限元分析软件进行分析而导致的效率低和效果差等问题.最后针对某工程要求进行寻优计算及实验验证,结果表明该算法具有较强的工程可行性.     

Numerical Simulation of Peen Forming

Peen forming is the most important process for the manufacturing of integral wing skin panels. In order to determine peening parameters, an equivalent deformation theory was proposed in which peening parameters are transformed into equivalent nodal forces. In this study, a linear elastic shell finite element method is adopted. Other related problems such as wing skin panel modeling and peening scheme analysis were also outlined. The method has been applied to manufacturing panels of a certain Chinese aircraft and was proved to be effective in reducing peening experimental tests and improving products quality.