高强度钢保险杠成形工艺及回弹控制的数值模拟优化

采用高强度钢板制造的保险杠能大大提高乘员安全性,但高强度钢板成形非常困难,国内可供参考的成功案例非常有限,如果采用国外热成形技术又会显著增加成本且效率低。只能在现有水平下采用先进的数值模拟技术与调整冲压工艺相结合才能解决该问题。介绍了采用有限元分析软件Dynaform对某轿车高强度钢保险杠冷冲压成形过程进行模拟,发现回弹和破裂是其主要缺陷。通过研究工艺补充面对零件冲压成形以及回弹的影响,并总结出规律,然后对工艺补充部分进行调整,并设置凸顶得到了优化的工艺型面,最终一举取得成功,为同类相关高强度钢零件的生产起到了指导作用。     

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.     

超高强度热成形钢电阻点焊的数值模拟

摘要：
利用SORPAS软件对超高强度热成形钢板建立了描述点焊熔核形成过程的轴对称有限元模型.通过数值模拟，定量揭示了热成形钢点焊过程中温度场、熔核直径等过程量的变化规律.对比模拟计算与实测结果表明，该模型是可行的，可为超高强度热成形钢的电阻点焊提供指导. 关键词：
超高强度热成形钢； 电阻点焊； 数值模拟； 熔核直径； 温度场 中图分类号： TG 453.9
文献标志码： A     

厚壁球壳冲压回弹过程的数值模拟及试验

运用有限元方法，模拟了大口径、厚壁半球壳的多次成形及其卸载回弹的全过程，进行了回弹量的预测与计算。成功通过对压边力、模具尺寸等工艺参数进行优化设计，实现了控制回弹量在允许容差之内的设计目标，大大提高了零件的几何精度，从而减少了工艺开发过程的费用。所用模拟方法为设计大口径、厚壁不锈钢球壳的多次冷冲压加工工艺方案提供了有效的理论依据。试验表明模拟结果与实际效果吻合良好。     

超高强度钢防撞梁热成形改冷冲压工艺设计及优化

安装在车门内的防撞梁是提高轿车侧碰撞安全性的关键部件,国外高安全性轿车都采用超高强度钢板制造防撞梁,但超高强度钢板成形困难,普遍采用成本高的加热成形方法。笔者介绍了采用有限元分析软件Dynaform对某高级进口型轿车超高强度钢防撞梁热成形改冷冲压工艺过程进行模拟仿真,并优化成形工艺,主要研究了温度对超高强度板内部组织变化起的作用。通过模拟和实际对比研究工艺补充面对零件成形及回弹的影响,并设置凸顶得到了优化的工艺型面,为同类相关高强度钢零件的生产起到了指导作用。     

高强度桥梁钢Q460q焊接应力场的数值模拟研究

以高强度桥梁钢Q460q对接接头为研究对象,运用ANSYS有限元分析软件,对焊接过程的应力场进行了三维实时动态数值模拟,得到了Q460q钢板在不同焊接速度下焊缝区的瞬态应力场。提出了可行的三维焊接应力场的动态模拟分析方法,为优化焊接结构工艺和焊接规范参数提供了理论依据和指导。模拟计算结果表明,三层焊接的最佳焊接工艺参数为:焊接速度5.2 mm/s,焊接热功率分别为15 000,16 500,18 000 W。     

复杂截面型材二维拉弯回弹数值模拟研究

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二维(2D)拉弯回弹进行了数值模拟研究.首先通过对拉力控制方式下张臂式拉弯机构的运动原理进行分析,提出了一种夹具端边界条件加载方法,该方法克服了拉弯成形过程中夹具轨迹不易确定的难点.然后研究了单元类型、圆角单元尺寸对回弹模拟准确度的影响,并得到了半径回弹量随预拉力变化的规律.模拟结果表明:对于此种复杂截面型材的拉弯回弹模拟,采用实体壳单元模型得到的半径回弹预测值更准确;在一定圆角单元尺寸范围内,随着圆角单元尺寸的减小,回弹模拟准确度提高;半径回弹量随着预拉力的增大而逐渐变小,当预拉力增大到一定值时,预拉力对回弹的影响不明显.     

扭曲扁管管内流动与传热的三维数值研究

利用计算流体力学和数值传热学的方法，对扭曲扁管三维模型的流动与传热性能进行了数值模拟计算和理论分析，研究了管内流体的Re，Pr以及管子几何尺寸对其流动与传热性能的影响，结果表明，扭曲扁管具有较好的强化传热效果，在管内流体具有高Pr低Re数的条件下，其强化传热效果尤为明显。根据数值计算的结果数据，拟合出了努塞德数和阻力系数的准则公式，对扭曲扁管工程实际应用具有一定的参考价值。     

冷绕成形螺旋弹簧回弹理论及数值模拟

针对现有研究未考虑张力对螺旋弹簧成形及回弹影响的问题,建立受张力影响的螺旋弹簧成形及回弹理论;讨论当簧丝受弯矩和张力共同作用时,弯矩与簧丝横截面应力、张力与簧丝横截面应力、回弹比与张力的关系;通过大型非线性有限元分析软件ABAQUS 6.8实现不同张力下螺旋弹簧冷绕成形过程的数值模拟.理论计算与模拟结果均表明:张力不同会导致弹簧最终回弹量的不同:张力越大,簧丝在卸载时越容易保持成形时的形状,回弹量越小:实际生产弹簧时,在除张力外的其他参数不易改变的情况下,可通过增大或减小张力的方法来减小或增大回弹量.     

钢-聚丙烯混杂纤维超高性能混凝土受压细观数值模拟

利用ABAQUS软件建立了钢-聚丙烯混杂纤维超高性能混凝土三维细观数值模型,对其轴心受压过程进行了数值模拟。通过对比轴心受压试验结果,验证了模型的合理性。在此基础上,拓展分析纤维掺量、长径比等参数对超高性能混凝土受压特性的影响,进一步分析压力作用下纤维增强超高性能混凝土机理。结果表明：随着钢纤维体积掺量增加,超高性能混凝土损伤发展变缓,单轴受压峰值强度略有提高,峰后延性明显增加;钢纤维长径比对超高性能混凝土受压应力-应变曲线的影响较小,但是更长的纤维更好地发挥了阻裂作用;在超高性能混凝土单轴受压过程中,钢纤维在峰值点前主要发挥骨架作用,在峰值点后主要发挥阻裂作用。     

U型件冲压成形回弹过程的数值模拟及参数优化

以有限元软件ABAQUS为平台,分别运用有限元动力显式和静力隐式方法模拟U型件成形及卸载后的弹性回复过程,分析了压边力、摩擦以及板料厚度对回弹量的影响.以控制回弹为优化目标,结合有限元数值模拟运用基于Pareto策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)对工艺参数进行了优化设计.     

船舶钢板激光弯曲成形的数值模拟及实验研究

对船舶钢板激光弯曲成形过程进行了数值模拟及实验研究。建立了成形过程的三维非线性热力耦合有限元模型,模型中考虑了材料热物性参数和力学性能参数与温度的相关性。计算了弯曲成形过程的温度场及变形场,预测了钢板的最终弯曲角度。实测了激光弯曲成形过程中的温度变化和弯曲变形量。数值模拟结果与实验结果吻合较好。     

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．     

薄材多点成形中回弹的预测

多点成形技术是三维曲面板类件柔性成形的新技术.在薄板边多点成形中,回弹是一个必须解决的问题.论文中采用显-隐式算法分析了板材厚度、曲率半径对柱面、球面等典型曲面的多点成形回弹的影响,得到了回弹趋势和回弹分布规律,这些结果对多点成形技术具有一定的参考价值.     

翻边拉深复合变形零件成形过程的数值模拟和实验验证

介绍了静力隐式弹塑性有限元板料成形软件的基本理论和关键技术.在板料成形时,翻边拉深复合变形零件的成形规律比单一拉深变形零件的成形规律更难以预测.采用MSC.Marc软件对翻边拉深复合变形零件的冲压成形过程进行了数值模拟,详细分析了零件关键特征区域材料的应力、应变、厚度分布和成形极限的模拟结果,并将板料厚度的模拟结果与实际测量结果进行了比较.结果表明,应用数值模拟技术可以预测复合变形拉深零件的起皱、破裂、回弹等缺陷,减少反复试验的次数,提高成形零件的质量.     

1 200 MPa级超高强度钢板冲压成形性能及其断裂机理的实验研究

通过圆筒拉深试验研究了1 200 MPa级超高强度双相钢板（DP1200）和纯马氏体钢板（M1200）的极限拉深成形性能,采用扫描电子显微镜观察分析了钢板的微观组织形貌与结构,探讨了其微观组织结构与断裂机理的关系.结果表明：DP1200和M1200的极限拉延比分别为2.03和1.99,其单向拉伸性能不能准确地反映钢板材料在复杂应力状态下的成形性能;2种钢板的断裂模式均为断口分布着大量韧窝的韧性断裂,但其裂纹扩展机理不同.DP1200中的裂纹是以沿铁素体/马氏体相界为主,兼有穿过马氏体相并扩展的失效模式;而M1200钢中的裂纹是沿马氏体晶界扩展的失效模式.     

高强度钢板复杂零件的冲压压边圈拓扑优化

在分析冲压模具结构的基础上,提出了冲压模具结构拓扑优化方法,建立了以减重为目标的高强度钢板压边圈优化设计方法,并以DP590轿车侧向高强度双向钢底板拉深压边圈为例加以验证.结果表明:与按准则的设计相比,采用拓扑优化设计的压边圈可以减重50%,且其结构的关键位移及最大应力均未受到影响.     

基于回弹控制的板料成形工艺多目标优化

针对板料回弹控制问题,提出了一种基于多目标优化的综合评判回弹的方法,建立了以等效应力偏差来表征并考虑高斯积分点位置影响的目标函数和以等效塑性应变表征的目标函数;运用试验设计技术、响应面法和多目标遗传算法,结合LS-DYNA关键字文件建立了基于回弹控制的成形工艺参数的集成优化模型,并分析了变压边力和拉延筋力对回弹的影响.结果表明:先小后大的变压边方式可以保证产品产生较大的塑性变形,后期较大的压边力还能使厚度方向的应力偏差减少,从而显著抑制回弹;而根据产品形状分段设置拉延筋,并分别施加合适的拉延筋力对于抑制回弹也有一定的效果;优化后回弹由1.952 50mm减少到0.674 51mm,证实了模型的多目标函数能够综合评判回弹.     

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.