喷射沉积板材成形与热应力研究

研究了板材的多层喷射沉积制备工艺过程中出现的热应力及其对材料成形的影响规律．提出界面热应力、层间热应力和不均匀沉积热应力均为主要的热应力，进而对相关的板材成形实验现象作出了合理的解释．在综合考虑工艺参数、热应力和板材成形三者关系的基础上，优化工艺参数，制备出５００ｍｍ３００ｍｍ２０ｍｍ的耐热铝合金ＦＶＳ０８１２板材     

板材激光成形的全工艺曲面模拟生成方法

为快速模拟板材激光热成形全工艺变形过程,分析了板材激光成形的基本特征与加工特性,提出曲面几何学的方法与局部成形数据相互结合的曲面生成算法--几何参数法.该算法和数学模型通过VB程序实现,进行各种复杂曲面的成形模拟.模拟计算结果表明,所提出方法用于整个激光成形过程的模拟是可行的,且大大减少了模拟时间,为加工现场工艺实时辅助打下基础.     

ASME核电设备建造规范中成形工艺评定的实施

ASME核电设备建造规范要求对设备的某些成形或成形加热处理后的部件进行成形工艺评定,以确认材料的冲击性能在成形或成形加热处理后仍能满足规范相应分卷的要求。在实际执行过程中,部件的成形工艺评定可以采用三种方式来实现,本文通过分析这三种方式在国内的适用性,提出目前推荐采用的成形工艺评定方法。     

两道次板材渐进成形过程仿真与实验验证

针对渐进成形工艺加工侧壁较陡零件时板材厚度减薄严重的问题,通过建立基于ABAQUS的两道次板材渐进成形有限元模型,比较单道次与两道次成形路径下零件厚度分布和等效塑性应变历史变化规律,研究了两道次成形策略对板材成形极限的影响。结果显示,与单道次成形件相比,两道次成形件变形量最大的区域离零件底部更近,在所选A、B、C3点处的等效塑性应变最大值分别减小了66.2%、81.9%和36.0%,且板材变形更加均匀,使零件最小厚度增加了16%左右,表明两道次成形路径能大幅提高板材成形极限。经实验验证,数值模拟结果基本与实际吻合。     

多工步板料成形过程的计算机仿真

目前金属板料成形工艺制定和模具设计仍然采用传统的单纯依靠工艺人员的经验和试模生产验证的方法进行,难以掌握成形过程材料的流动情况,以及进行工艺参数的优化．针对设计生产中这一普遍状况,介绍金属板料成形过程计算机仿真技术,探讨了在生产实际中应用ＣＡＥ技术的技术路线．通过比较单工步成形和多工步成形分析的技术特点,介绍了多工步成形过程的计算机仿真中的信息传递,并给出汽车轮辐多工步成形过程仿真的成功案例．     

基于实体单元的板材渐进成形数值模拟分析

为研究渐进成形的成形机理及工艺参数对成形力的影响,应用三维实体单元对成形过程进行数值模拟分析和相应的实验研究.在解决数值模拟中运动轨迹加载等难点问题的基础上,合理简化有限元分析模型,提高数值模拟计算效率.采用坐标网格法实验,并通过检测板材厚度的变化,验证了模拟结果的准确性.通过对模拟和实验结果的研究分析,提出了一种不同于剪切变形的新的变形机理,即主要变形区的板材是平面内拉伸变形及局部反向弯曲变形的组合;对成形力的数值模拟正交实验表明层间距是成形力的主要影响因素,并且成形力随层间距的减小而减小.     

金属板材激光诱导自由成形边缘效应的抑制策略研究

针对板材激光诱导自由成形过程中的边缘效应现象,利用有限元分析方法,通过对板材激光诱导自由成形过程中板材受到的应力进行有限元分析,提出了一种减小板材边缘效应的有效扫描方式——间断扫描,并通过有限元分析及5A06铝合金板材的成形实验,对这种方法进行了验证,结果表明这种方法能有效减小板材激光诱导自由成形中的边缘效应现象。     

大尺度U形曲面板材工件的成形模拟与实验研究

为高精度成形超长大开口度U形板材工件,提出一种大幅面板材多道次渐进折弯成形的数值模拟方法.以一大尺度半椭圆形工件成形为例,建立基于ABAQUS/Explicit&Standard求解分析平台的工件渐进成形有限元模型,模拟该工件多道次的折弯与回弹全过程.研究结果表明:采用折弯模具参数的优化组合及最佳的成形工艺参数可实现工件加工的精确控形.     

预成形型面对二道次渐进成形板厚分布的影响

为了研究预成形型面对金属板材二道次渐进成形板材厚度分布的影响,以直壁件两道次渐进成形为研究对象,首先制定了三种不同的预成形型面设计方案(型面轮廓线分别为圆弧和直线段),而后基于有限元模型分析了不同预成形型面条件下的板厚和等效塑性应变分布,并进行了实验验证.研究结果表明:半径为80mm的圆弧状预成形型面侧面轮廓线可获得更均匀的板材厚度分布、更大的最小板材厚度、更小的等效塑性应变;二道次最小厚度分布并不取决于整个塑性变形区的大小,而决定于第二道次实际参与的变形区域大小,而该区域的大小决定于预成形型面的设计;最终板厚分布和预成形型面曲率并不存在线性关系,当切线夹角为40°左右时,板厚分布最均匀.     

电磁力辅助铝板线加热成形的关键技术研究

针对船体复杂曲面铝合金外板的成形加工,提出电磁力辅助铝板线加热成形的新工艺.介绍了电磁力辅助铝板线加热成形的工艺装置及实验过程,并利用实验数据证明了电磁力的辅助成形效果;针对5083铝合金板的电磁力辅助线加热成形过程,采用ANSYS软件进行了三维数值仿真,研究了电磁力辅助作用时间长短和脉冲电流幅值对电磁力辅助成形效果的影响;在此基础上,从脉冲电磁力的周期性和电磁力产生的载荷循环加载与卸载的角度入手,探究了电磁力辅助线加热成形过程中铝板的成形机理.     

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     

薄板粘性压力成形的数值模拟

基于粘性压力胀形工艺，建立了薄板粘性压力成形的有限元分析模型．对薄板粘性压力胀形成形过程中的厚向应变分布进行了模拟，研究了薄板粘性压力胀形的成形性能，与实验结果的比较证实了该模型的有效性．对不同粘度、不同加载速率以及摩擦系数情况下的粘性压力胀形成形分别进行了计算，讨论了这几种因素对成形性能的影响，为有限元方法在薄板粘性压力成形的应用奠定了一定基础．     

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。     

基于不等截面拉延筋的冲压工艺及回弹控制

提出了一种面向金属薄板拉延成形模具的不等截面拉延筋设计新工艺,该工艺根据冲压件上各部位在成形过程中所需的拉延阻力不同,在相应部位设置不同形状截面的拉延筋,从而使得拉延成形过程各部分材料均得到充分的延展.对该拉延筋的阻力模型进行了分析,以某型号轿车发动机盖零件冲压成形为例,对不同形状的拉延筋对拉延成形质量的影响情况进行了仿真分析.分析结果表明,采用不等截面拉延筋冲压工艺可以有效地控制冲压件的回弹,提高成形件的质量.     

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。     

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.     

汽车板精益成形技术

建立了面向零件成形特征的合理选材方法，发明了高效的拉延筋阻力混合优化设计方法，构建了变压边力控制实验平台。从降低成形质量对材料和工艺过程波动敏感性的角度出发，研究面向材料和工艺参数随机波动的成形质量的稳健控制。形成了基于“合理选材、工艺优化、稳健设计”思想的汽车板精益成形技术体系。通过在宝钢股份和多家汽车厂10多年的成功应用，支持宝钢汽车板的市场占有率稳步达到50 %，有效地推动了国产汽车板使用技术的发展。     

板料拉深成形工艺参数的多目标遗传算法优化

拉深是板料冲压成形的关键工艺。拉深成形工艺参数优化是一个典型的多目标优化问题。该文在板料拉深成形数值模拟的基础上,确定了工艺参数多目标优化的待优化变量和优化目标,进而建立了优化数学模型,然后采用多目标遗传算法N SGA-II对该模型进行了优化。以某翼子板为例,采用N SGA-II算法对其拉深工艺参数进行优化,得到一组Pareto解,选择其中一组参数进行数值模拟,结果显示零件具有较好的成形性,说明该方法具有较好的优化效果。     

板料拉深成形工艺参数的多目标遗传算法优化

拉深是板料冲压成形的关键工艺。拉深成形工艺参数优化是一个典型的多目标优化问题。该文在板料拉深成形数值模拟的基础上,确定了工艺参数多目标优化的待优化变量和优化目标,进而建立了优化数学模型,然后采用多目标遗传算法NSGA-II对该模型进行了优化。以某翼子板为例,采用NSGA-II算法对其拉深工艺参数进行优化,得到一组Pareto解,选择其中一组参数进行数值模拟,结果显示零件具有较好的成形性,说明该方法具有较好的优化效果。