非对称型材拉弯成形的数值模拟研究

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拉弯回弹进行了数值模拟研究。首先以切边模型为例对复杂截面型材有限元拉弯模拟做了详细的分析,提出了回弹半径和回弹间隙两种回弹参数评价,分析了模具半径和预拉力对回弹的影响。然后针对容易起皱的底面提出了一种失稳判定准则,并把复杂截面拉弯成形后的起皱区域划分为三部分,结合MSC.Marc软件的二次开发功能给出了描述失稳程度大小的用户变量曲线图。复杂截面型材拉弯成形的缺陷参数处理,最主要的就是回弹和起皱,有限元数值模拟对汽车型材拉弯件的成形质量、生产效率等都具有重要的指导意义。     

矩形截面型材拉弯弹复研究的实验新方法

以往的拉弯实验研究都是基于传统的拉弯成形机,设备造价高,操作复杂。本文以矩形截面型材为研究对象,基于弹塑性弯曲工程理论的基本假设和应变的可叠加原理构建了矩形截面型材拉弯的力学模型,讨论了拉弯变形后型材横截面上应力应变分布的不同情况,进一步揭示了拉弯成形的变形机理。设计了一种新型的拉弯实验模具并开展了矩形截面型材拉弯弹复的实验研究,针对某一矩形截面型材,在弯曲半径为200 mm和300 mm时,获取了型材回弹后的半径与截面拉力的关系。利用有限元分析软件ABAQUS开展了基于物理实验的有限元模拟分析,物理实验和有限元分析所获得的拉弯弹复规律与理论解析结果一致,数据吻合。该模具造价低廉,结构简单,操作方便。实验结果可靠,具有一定的理论研究和工程指导价值。     

板料拉弯结构弯曲模的凹模圆角半径分析

拉弯结构的模具设计有助于减小U形件弯曲后的回弹,但模具的凹模圆角半径设计会对抑制回弹的效果产生影响。通过拉弯时板料受力情况分析计算得出:凹模圆角半径大于凸模圆角半径,U形件有向内侧回弹趋势;凹模圆角半径小于凸模圆角半径,U形件有向外侧回弹趋势;而凹模圆角半径等于凸模圆角半径,则控制回弹的效果最理想。     

铝合金车身窗框亮条翻边圆角不均匀缺陷解决方案

铝合金车身窗框亮条端头形状复杂,外形尺寸约为1 000 mm×30 mm,厚度约1 mm,沿宽度方向截面较窄,为复杂的变曲率凸截面,翻边后易出现圆角不均匀缺陷,影响表面质量.通过模拟和试验研究发现,随着凹模圆角半径的减小,亮条产品圆角不均匀缺陷得到一定程度的改善,但尚未达到理想指标.基于这一结论,提出了变圆角半径凹模解决方案及对应的凹模设计流程.模拟和试验研究表明:按照设计流程合理规划凹模圆角半径,采用凹模脊部圆角半径较小,向两侧逐渐增大的方式,减小了翻边后亮条产品不同截面圆角半径的极差值和方差值,达到了产品理想指标.     

高强度双相钢薄板拉弯成形试验及数值模拟

在不同凸模圆角半径下对800 MPa级双相钢板进行了拉弯成形试验,观察了不同凸模圆角半径下板材极限拉弯深度及板材的断裂位置和断口形貌,对试验结果进行数值模拟,并分析了采用屈服准则Hill、Barlat和BBC的模拟结果.结果表明：对于较大凸模圆角半径（Rp≥2.5 mm）的拉弯试验,在经典成形极限曲线（FLC）判据下,采用Hill准则能够准确预测800 MPa级双相钢板的极限拉弯破裂情况;而对于较小凸模圆角半径（Rp=1.0 mm）的拉弯试验,在FLC判据下,3种屈服准则都无法准确预测双相钢板的破裂情况.     

热处理状态和工艺顺序对铝型材弯曲回弹的影响

采用实验和数值仿真相结合的方法研究了材料热处理状态和工艺顺序对6063铝型材弯曲回弹的影响规律和机理.结果表明:型材绕弯变形区内外层材料分别为压应力和拉应力起主导作用,中性层附近材料为明显的拉-压两向应力集中区.外力卸载后,中性层存在很大的残余拉应力;挤压态型材经人工时效处理后绕弯成形回弹角将会变大.且随着人工时效时间的延长,内外侧材料最大拉压应力差变大,回弹角逐渐增大;弯曲型材后续经人工时效或电泳烤漆处理,产生二次回弹.且弯曲角度越大,热处理后回弹角会增大.进一步延长人工时效时间,弯曲型材的回弹角基本不变;弯曲型材的三种成形工艺顺序方案中,挤压态型材先经冷弯成形再紧接着进行人工时效和电泳烤漆处理总的回弹角最小.     

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.     

帽形截面冷冲压件的回弹分析及补偿

为解决帽形截面冲压件的回弹问题,通过理论分析,给出了凸模圆角半径对回弹影响的计算公式,并进行了数值模拟,对反弯曲回弹补偿方案的主要参数进行了模拟计算。以某型地铁碳钢车帽形截面侧立柱为典型件,运用回弹分析结果及反弯曲补偿方案进行了工艺与模具的优化设计。成形试验结果表明,试验件截面回弹得到了有效控制,消除了截面开口量过大的成形缺陷。     

高强度双相钢板拉弯成形断裂的微观组织形貌分析

引入拉弯比来表征高强度双相钢板在不同凸模圆角半径下的拉弯应力状态,根据不同的拉弯比判定不同的成形断裂模式,在剪切断裂试验平台上进行双相钢板的拉弯试验,并对断裂试样的微观组织形貌进行分析.结果表明:高强度双相钢的剪切断裂属于韧性断裂;凸模圆角半径越小及板料强度越高,板料越容易发生剪切断裂.     

板料校正拉弯回弹量计算

在传统的拉弯法基础上,提出了控制 一种方法－－校正拉弯法。通过对板料在校正拉弯条件下的应力分析,根据回弹理论,推导出了回弹角与校正力及拉力之间的近似计算公式。