金属板材渐进成形的数值模拟及破裂预测

针对板材渐进成形破裂预测对应变路径的过分依赖且无法实时预测的问题,首先,运用FORTRAN语言,通过ABAQUS有限元软件的材料子程序接口,将于忠奇破裂准则引入DC56D+Z钢板的VUMAT材料子程序中;其次,分别将于忠奇模型与ABAQUS自带Von Mises模型进行单向拉伸和渐进成形的模拟;最后,结合渐进成形实验与有限元模拟分析,以实验结果为标准,根据有限元模拟的结果,逆向寻找出于忠奇准则下渐进成形模型的临界破裂积分值I.研究结果表明:两种有限元模型的应力应变大小数量级相同,分布一致,从而说明了该子程序的有效性;渐进成形模拟过程中最大破裂积分值I出现的位置在零件的侧壁,与实验结果一致,积分值I=17可以作为预测渐进成形过程中板材是否破裂的有效条件.     

基于遗传神经网络的数字化渐进成形回弹预测

针对传统BP神经网络具有易陷入局部极小等缺陷,采用遗传算法(GA)对BP神经网络(初始权值、阈值)进行了优化,将人工智能技术和激光扫描测量技术有机结合,建立了金属板材数字化渐进成形回弹预测的遗传神经网络模型,对计算结果与BP神经网络预测结果进行比较,表明遗传神经网络预测值与实测值之间具有很高的相关性和精确度,该模型可用于预测渐进成形工艺参数与回弹量之间的映射关系,为金属板材数字化渐进成形回弹量的预测开辟了一条新的途径.     

辅助工艺孔参数对板材渐进成形性能影响研究

金属板材在渐进成形过程中,当成形角超过板材的极限成形角时,零件壁厚会出现过度减薄并导致破裂,直接影响零件的成形质量及使用性能.为了控制大成形角制件壁厚过度减薄,提高金属板材的渐进成形性能,提出一种在工艺辅助面区域开设工艺孔的渐进成形工艺方案,通过数值模拟和试验加工,发现设置合理工艺孔的辅助面能够实现对成形区域进行动态补料,有效提高板材的渐进成形性能,改善成形件的壁厚分布.     

金属板材数字化成形技术

金属板材数字化成形技术是一种用CAD模型直接驱动,实现设计与制造一体化的柔性快速成形方法。该技术采用快速原型制造技术“分层制造”的思想,将复杂的三维形状分解成一系列二维数据,并根据工件的几何形状信息,用三轴数控设备控制一个成形工具头作三维曲线运动,逐层对板材进行塑性加工,使板材逐步成形为所需的工件。     

两道次渐进成形表面粗糙度的预测和分析

为了研究两道次渐进成形的表面质量,采用响应面法来分析和优化两道次渐进成形的整体表面粗糙度.首先,通过Box-Behnken设计方法制定以成形角α、道次间隔角度Δα、层间距Δz和进给速度V为主要研究参数的试验计划.其次,建立了四个工艺参数与成形件表面粗糙度间的数值模型,并结合实验与方差分析(ANOVA)验证了数学模型的准确性.然后,利用数值模型探讨四个参数及其相互作用对表面粗糙度的影响情况.最终得出:层间距、道次间隔角度、成形角及进给速度对表面粗糙度的影响依次减弱.当V增加时,粗糙度值先减小再呈增加趋势;当Δz,Δα和α增加时,表面粗糙度值随之增加.此外,通过优化提出了获得最优表面质量的参数组合,并通过实验验证了这组参数组合的优越性.     

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.     

基于韧性断裂准则的AZ31B镁合金板材成形极限预测

结合损伤起始判据和损伤演化准则,建立了完整的韧性断裂准则,基于ABAQUS中韧性损伤材料模型对AZ31B镁合金板材成形极限进行了预测。通过拟合单向拉伸应力应变曲线得到材料本构模型及损伤演化参数,建立了板材的Nakazima半球形凸模胀形有限元仿真模型,再基于韧性断裂准则预测了AZ31B镁合金板材室温下的成形极限,并分析了不同板材断裂失效判据对成形极限的影响。研究结果表明,基于所建立的韧性断裂准则,并以损伤演化过程中应变路径转变作为断裂失效判据,可以较准确地预测镁合金板材成形极限,得到的成形极限图与实验结果吻合较好。     

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。     

金属板材多道次渐进折弯成形的回弹补偿

在模具型面的位移修正法(DAM)、平滑的位移修正法(SDAM)和成形传递函数法(DTFM)的基础上,提出一种基于傅里叶结合小波变换的离线闭环控制迭代算法,进行折弯凸模型面修正,实现回弹补偿.为减少模具和人工成本,借助数值模拟替代闭环控制迭代修正所需的工件成形回弹试验.将上述凸模型面修正算法应用于半椭圆形工件的渐进成形加工,平均误差是-0.493～0.573 mm.实际应用结果显示所提出的算法对减少渐进成形回弹误差是合理可行的.     

板材多道次渐进折弯成形回弹补偿的模具修正

金属板材多道次渐进折弯因回弹使成形后的工件形状与目标存在误差.文中借鉴单一道次冲压成形模具型面修正的思路,将模具型面的位移修正、平滑的位移修正以及成形传递函数法应用到多道次渐进折弯成形的模具修正,实现回弹补偿.实验结果表明,基于单一道次冲压的闭环成形传递函数法用于多道次渐进折弯模具修正可快速有效提高成形工件精度.