马鞍面件柔性夹钳多点拉形实验与数值模拟

为了扩展柔性夹钳在板材多点拉形中的应用,对马鞍面件进行了柔性夹钳多点拉形实验.实验结果显示,工件被夹持边缘且呈曲线性,验证了柔性夹持技术的可行性.通过标记圆法测量了各标记圆拉形前后的厚度和长度方向的直径;对马鞍面件柔性夹钳多点拉形过程进行数值模拟,通过模拟结果发现离散夹钳实现了柔性夹持,并且成形件的应力、拉伸应变和厚度分布均匀.实验值和模拟值的对比结果表明,各标记圆长度的拉伸率分布趋势一致,最大偏差为0.21％,而且各标记圆厚度减薄率的分布趋势也基本一致,最大减薄量偏差为0.02 mm,从而验证了数值模拟的正确性和柔性夹钳拉形机的实用性.     

三维曲面柔性轧制辊形计算方法

分析了利用曲面柔性轧制方法实现三维曲面件成形过程中板料厚度变化与轧制变形之间的关系,推导出当工作辊弯曲形状为圆弧时,凸曲面柔性轧制不均匀辊缝的辊缝分布以及工作辊排布函数公式.根据该公式对凸曲面柔性轧制进行数值模拟研究,并通过计算将离散辊全局压下量转化为局部压下分量,得到较好的模拟结果.研制了小型实验装置并进行成形实验,得到典型实验件.数值模拟与实验结果表明,曲面柔性轧制用于成形三维曲面零件具有可行性和实用性.     

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.     

应力-应变曲线形式对铝合金板料成形极限的影响

为使板料的成形性分析更符合实际,以Marciniak-Kuczynski(M-K)理论为基础,提出了采用应力-应变测量数据预测铝合金板料成形极限的方法.分别采用应力-应变测量数据、幂指数以及多项式拟合曲线三种应力-应变形式对6016-T4和7075-T6铝合金板料的成形极限进行研究.通过单向拉伸实验得到材料的应力-应变数据,构建了不同形式的曲线模型,计算了相应的极限应变,并绘制了板料成形极限曲线.将理论上预测的FLC与胀形实验结果进行对比,结果表明,采用应力-应变测量数据对板料成形极限的预测最好,而常用的幂指数拟合曲线得到的预测结果与实验存在一定的偏差.     

模内压板与成形复合工艺及杆系柔性成形模具

分析了板料在曲面成形过程中的应力分布情况和板料的受压屈曲与起皱机理,提出了一种新颖的板料成形方法———模内压板与成形复合工艺,板料在成形过程中板面法向受压板力的约束,可抑制板料受压屈曲,这种工艺方法可以显著地减少板料在成形过程中的起皱现象.杆系柔性成形模具由若干个可调节杆组成,若干个杆组合成一个阵列,各杆端冲压头可以更换,选用与被冲压板件局部成形面近似形状的冲压头组成一定尺寸的模具冲压面,以适应加工件的表面形状,从而构成冲压成形模具.模内压板技术与杆系柔性成形模具相结合,实现模内多点压板与成形,从而可以有效地抑制板料的起皱.     

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.     

基于Abaqus的不锈钢波纹板冷弯成形有限元分析

采用Abaqus有限元分析软件,对不锈钢波纹板冷弯成形过程进行了计算机模拟仿真。提取了仿真模型里零件的每个道次的应力、应变云图和关键节点的应力应变时间历程曲线以及横向应变曲线。模拟结果显示:板料在每个道次成形中,轧辊压下的部分应力比较集中,比较容易出现破裂的缺陷,成形以后板料的应力降低;波纹板的斜面部分在辊弯成形的过程中经历了弯曲反弯曲的过程,并且在斜面的内外表面存在方向相反的剪切应力。     

组合赋权下的调心滚子轴承响应面MOGA优化模型

为了提升调心滚子轴承响应面应力分布均衡性,解决由调心滚子轴承响应面产生应力变化,导致调心滚子轴承失效问题,提出一种调心滚子轴承响应面优化方法。建立调心滚子轴承响应面客观赋权模型,通过Hertz接触理论分析响应面线性应力分布情况。采用多目标遗传算法(Multi Objective Genetic Algorithm, MOGA)对响应面有限元模型加以最优量优化,完成响应面优化模型构建。实验结果表明：响应面应力分布优化测试曲线整体平稳,起始值与终止值相差较小,并且整体值域有明显提升;目标模型对于连续性暴力压力受力较均匀。由此证明,目标模型在响应面应力分布优化方面效果明显,能够保证参量的统一,具有一定的稳定性、可靠性及有效性。     

双相钢板成形界面压力数值仿真及对板料表面损伤影响

借助于有限元软件建立弯曲过程接触界面压力的仿真计算模型,并用于计算双相钢与模具接触界面的压力.结果表明,在整个冲压行程中,板料上界面的压力分布可分为瞬态阶段和稳态阶段.在瞬态阶段,板料上界面压力的分布不连续并存在2个明显的峰值,其界面压力峰值显著高于稳态阶段;在稳态阶段,板料上界面压力的分布均匀连续,分为高压力区和低压力区,板料刚流入凹模圆角处的界面压力大于流出凹模圆角处的界面压力.钢板强度和成形压边力影响稳态阶段的界面压力和接触区域宽度,且呈现出正比例变化关系,从而对钢板表面的损伤带来不利影响.     

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.     

基于辊弯成形法向接触压强的板材变形机理

针对在辊弯成形过程中法向接触压强的分布及对板材变形的影响,搭建辊弯成形力能参数实验平台测量成形力、成形力矩等参数.建立ABAQUS有限元仿真模型提取成形过程中的法向接触压强,并提出一种在实验过程中测量法向接触压强的方法,验证仿真的准确性.结果表明:实验和仿真关于板材在上下表面法向接触压强分布相符合,且接触压强相对误差较小,仿真可以用来模拟实际工况中的法向接触压强值.通过仿真分析得出:上表面法向接触压强分布在弯角及弯角附近;下表面法向接触压强分布在立边边部、立边中部以及靠近弯角腹板处.     

变凸模运动曲线对板料成形极限性能的影响

研究影响板料拉深失稳的因素大都忽略凸模运动曲线对板料成形极限性能的影响,利用伺服压力机可加载任意滑块速度和位移,以筒形件拉深为研究对象,加载了不同的凸模运动曲线,采用ANSYS／LS‐DYNA进行拉深模拟并经实验论证。结果表明,不同的凸模运动曲线对拉深件厚度减薄率分布会产生很大的差异,其中台阶式凸模运动曲线对提高板料极限成形能力最为显著。     

冷轧薄带钢工作辊边部接触研究

为研究工作辊接触对冷轧带钢生产的影响,用影响函数法建立模型,并用现场生产数据模拟计算了四辊轧机的辊系变形.通过计算得到的接触压力、带钢厚度、张应力等分布数据分析了冷轧薄带时发生工作辊接触现象对轧制压力、出口厚度、出口张应力以及板形等的影响.结果表明,工作辊接触使带钢边部轧制压力降低,工作辊与支撑辊间接触压力增大.工作辊接触使带钢凸度和横向厚差减小,对降低边部减薄有利;使出口张应力分布更加均匀,减小了边浪,提高了带钢的平直度.     

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。     

金属板料成形有限元方法中的接触问题算法

接触问题是金属板料成形过程中的重要方面,正确地处理接触问题是板料成形有限元模拟成功的关键环节－ 本文针对动态有限元模型和准静态有限元模型,分别对罚函数法、拉格郎日法和修正刚度法等算法作了讨论,并提出了一种处理简单的板料成形的接触算法     

多道次辊弯成形数值模拟技术

利用ABAQUS软件对多道次辊弯成形数值模拟技术进行了研究.基于动力显式算法,采用引导板带动板料进入轧辊的模拟方式,建立开口类型钢多道次辊弯成形的有限元模型.重点分析了多道次模拟中,模型建立、单元选择、边界条件、虚拟成形速度、加载曲线、摩擦模型和回弹等关键问题,提出了适合于多道次辊弯成形分析的数值模拟方法.通过模拟外卷边槽钢的12道次辊弯成形过程,验证了方法的有效性.     

轧制差厚板方盒件拉深成形的实验与数值模拟

分析了轧制差厚板的显微组织和力学性能存在差异性的原因.针对差厚板方盒件的拉深成形过程建立有限元模型，探讨了其变厚度特性及性能差异化特征的建模方法.通过对比实验及模拟条件下方盒件的成形结果，证明了有限元模型的可靠性.根据验证后的有限元模型，以极限拉深高度和过渡区中心线偏移量为评价标准，分析了差厚板的几何参数(过渡区长度、过渡区位置、薄区与厚区的厚度差)对其拉深成形的影响.结果表明，过渡区越长、厚区占比越大、薄区与厚区的厚度差越小，则差厚板的拉深成形性能越好.确定差厚板的几何参数时，需综合考虑板料的成形性能和轻量化效果.     

方管双辊交互式成形模式的仿真与分析

方管的双辊交互式成形模式(Roll-Box)是一种新的圆成方成形模式.将共旋构架下材料客观性本构模型引入大变形弹塑性动力显式有限元算法,选用解析法描述轧辊,并推导出与其对应的接触算法,建立了双辊交互式成形方式有限元仿真模型,对圆成方再成形过程进行仿真.通过分析壁厚变化、周向收缩(拉伸)和应力等变形情况,为双辊交互式成形模式的实现提供了试验和理论基础.     

不同的多点成形工艺方式对回弹的影响

采用有限元数值模拟手段针对多点成形过程中产生的回弹现象进行了探讨.主要对比了多点模具成形和多点压机成形两种不同工艺,分析了不同的工艺条件对回弹的影响.采用先显式方法计算成形,后隐式方法计算回弹,对1 mm与2 mm厚度的球形曲面件进行了数值模拟.结果表明:在冲头为10×10的多点模具成形方式下,采用无压边成形,成形1 mm厚度的板料时,曲率半径为400mm的成形件回弹量沿纵向最大为1.22mm;但在相同条件下,用多点压机成形工艺的成形件,回弹量仅为0.24mm,即一次成形时,多点压机成形的板料比多点模具成形的板料回弹量仅为1/5;多点压机成形厚度为2mm的板料回弹约为0.多点压机成形方式比多点模具成形方式成形效果好,回弹量明显减小.     

复合材料Z-pinning工艺过程的应力松弛

Z-pinning增强工艺中pin针的嵌入迫使原来均匀分布的面内纤维发生局部变形,造成纤维弯曲、分布非均匀以及树脂富集区的形成,同时基于半固化环氧树脂的流变特性,面内纤维的轴向应力随着时间发生了较大变化.通过建立二维有限元模型,研究pin针植入预成形件后的面内局部纤维应力分布的规律以及应力松弛的现象.研究结果可以为z-pinned复合材料固化过程的进一步研究提供依据.