一种基于有限元仿真的板料成形极限预测方法

从成形极限图试验中观察得到了板料发生缩颈的2条判断准则：1．板料发生缩颈时凸模与板料接触力出现峰值；2．缩颈区域应变路径向平面应变状态发生突变，在有限元仿真软件中建立成形极限图试验的模型，对不同尺寸的试件进行仿真，根据以上2种准则可以得到在不同应变状态下的缩颈应变成形极限和应力成形极限．在二维坐标系里标出得到的极限点并连成曲线，即为用有限元仿真方法得到的板料应变成形极限图（Forming Limits Diagram-FLD）和应力成形极限图（Forming Limit Stress Diagrmn-FLSD）．通过与理论计算方法和试验方法得到的结果对比发现用该方法得到的FLD以度FLSD比理论推导出的更接近试验得到的数据．     

不同本构关系下基于剪切破坏准则的板料成形极限

本文应用剪切破坏准则,利用MATLAB编程软件,在Swift本构方程、修正Voce本构方程、修正Hockett本构方程模型下,基于Hill48、Gotoh、Barlat89、Mises4种屈服准则对材料AA5182、DP600与TRIP780进行成形极限理论计算.通过对比实验数据与理论结果具体分析不同本构方程与屈服准则对成形极限的影响.针对不同本构方程与屈服准则预测的结果选取适合该种材料的最佳成形极限曲线.     

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。     

有限元模拟技术在板料冲压成形中的应用

应用有限元分析能够成功的模拟出金属板料成形的真实过程 ,进而发现潜在的成形缺陷。作者以Dynaform为工作平台 ,介绍数值模拟技术在板料冲压成形过程中的应用     

板料成形过程有限元模拟中的接触处理

对板料成形过程进行有限元模拟时，为了取得可靠的计算结果，需要准确地描述模具与板料之间的动态接触状态．在全面分析成形中板料与模具接触边界动态变化的基础上，结合ABAQUS有限元分析软件给出了模型的几何描述、接触算法选择及应用VFRIC用户子程序进行接触摩擦模型的建立等具体方法．通过具体实例，证明了这些方法应用于板料成形过程的接触分析的可行性．     

基于神经网络的板料拉深成形摩擦系数预测

板料拉深成形过程中，摩擦是一个很重要的参数，受很多因素影响，本文利用神经网络建立了板料拉深成形中润滑油、模具表面粗糙度、拉深速度和板料表面粗糙度与摩擦系数的BP神经网络摩擦模型，对板料拉深成形的有限元分析及优化设计具有重要的参考价值．     

基于理想成形理论的板料设计

将基于理想成形理论的板料设计方法推广到一般的各向同性硬化的弹塑性材料。从理想成形的必要条件出发,推导了包括弹塑性理想成形的本构关系在内的有关板料设计公式。推导了线性三角形薄膜单元的变形运动学关系,采用线性三角薄膜元的有限元素法计算了一个弹塑性材料的轴对称拉深实例,并和刚塑性材料的计算结果以及边界元的计算结果进行了对比。结果表明,使用本文的方法可以取得较为精确的板料展开尺寸。该方法具有快速、准确以及实用面广的优点。     

韧性断裂准则在板料成形中应用研究进展

对板料成形中的成形极限应力图、最大变薄率、成形极限图以及韧性断裂准则等预测成形极限的方法进行了综述和分析,提出了利用韧性断裂准则能够较好地预测塑性差的板料成形极限,而且还能考虑应变路径的变化.利用有限元方法模拟时,韧性断裂准则既可以运用到完全耦合的弹塑性损伤模型的增量方法中,也可以运用到一步有限元逆算法中.指出了为准确地预测成形极限,除了提高有限元模拟精度外,应找到一种本质地反映材料性能的准则.     

基于三角形膜单元的钣金成形有限元逆算法

以三角形膜单元为基础,推导了精度较高的有限元逆算法.算法中考虑了摩擦、压边力、拉延筋等实际工艺条件,并实现了计算机程序.利用此程序可以计算出与冲压件相对应的毛坯的展开形状,冲压件最终的应力、应变分布和厚度变化率等信息.本文以锥形盆为例,验证了根据有限元逆算法设计的毛料展开程序在毛料展开中的有效性和精确性.实例分析表明在工程允许精度范围内,有限元逆算法可对板料成形工艺方案进行快速评价,优化冲压工艺参数,是一种有效的钣金展开算法.     

基于三角形膜单元的钣金成形有限元逆算法

以三角形膜单元为基础，推导了精度较高的有限元逆算法．算法中考虑了摩擦、压边力、拉延筋等实际工艺条件，并实现了计算机程序．利用此程序可以计算出与冲压件相对应的毛坯的展开形状，冲压件最终的应力、应变分布和厚度变化率等信息．以锥形盆为例，验证了根据有限元逆算法设计的毛料展开程序在毛料展开中的有效性和精确性．实例分析表明在工程允许精度范围内，有限元逆算法可对板料成形工艺方案进行快速评价，优化冲压工艺参数，是一种有效的钣金展开算法．     

Numerical simulation and experimental investigation of incremental sheet forming process

In order to investigate the process of incremental sheet forming （ISF） through both experimental and numerical approaches, a three-dimensional elasto-plastic finite element model （FEM） was developed to simulate the process and the simulated results were compared with those of experiment. The results of numerical simulations, such as the strain history and distribution, the stress state and distribution, sheet thickness distribution, etc, were discussed in details, and the influences of process parameters on these results were also analyzed. The simulated results of the radial strain and the thickness distribution are in good agreement with experimental results. The simulations reveal that the deformation is localized around the tool and constantly remains close to a plane strain state. With decreasing depth step, increasing tool diameter and wall inclination angle, the axial stress reduces, leading to less thinning and more homogeneous plastic strain and thickness distribution. During ISF, the plastic strain increases stepwise under the action of the tool. Each increase in plastic strain is accompanied by hydrostatic pressure, which explains why obtainable deformation using ISF exceeds the forming limits of conventional sheet forming.     

板材多点成形过程中成形力的数值模拟

基于动力显式有限元格式,给出了多点成形中成形力的计算公式。对不同材料、不同厚度的圆柱面、球面及马鞍面三种典型形状的成形力进行了数值模拟,分析了成形力的变化过程及影响因素。结果表明:在成形过程中,随着基本体与板料接触数目的增多,成形力会越来越大。厚板成形、硬质材料成形时都将需要较大的成形力。由于变形的复杂性,成形双向曲率的目标面时所需的成形力明显高于单向曲率。这些结果对于选择多点成形设备、更好地控制板材多点成形过程以减少成形缺陷具有重要的指导作用。     

有限元多晶体模型模拟铝板多点成形过程

采用有限元多晶体模型对板材多点成形过程进行了数值模拟研究。利用开发的ＦＥＰＭ软件系统,预测出典型曲面铝板多点模成形结果,给出无弹性垫和使用弹性垫两种变形条件下的等效应力场、等效应变场和平均应力场等,并与实验结果进行了比较。     

板材多点成表时复杂边界条件的研究

给出了多点成形时非连续接触边界及库化磨擦边界条件的处理方法,引用经典的J2流动理论研究了马鞍面的多点模具和多点压机成形时金属的流动规律。     

板料多点与渐进复合成形方法及数值模拟

提出了多点成形与渐进成形技术相结合的板料复合成形新方法,说明了两种复合成形方式的成形原理和成形过程。建立了复合成形分析的有限元模型,对球面件的复合成形过程进行数值模拟,分析了复合成形过程产生的压痕问题及其抑制方法。结果表明,采用弹性垫技术可以有效抑制复合成形过程产生的压痕缺陷,使成形件表面光滑;球面件上等效应力和厚度的变化过程及分布规律表明,随着增量步的加大,板料接触点处的等效应力随之增加,板料的厚度逐渐减薄。复合成形实验显示,数值模拟结果与实验结果基本吻合。     

具有防皱功能的多点成形工艺数值模拟

介绍了一种无需压边圈的防皱多点成形方法,与目前常用的多点模具成形方法不同,在防皱多点成形方法中防皱单元与调形单元交错排列,离散的防皱单元在成形区内对板料进行挟持,且能够随板料的变形上下浮动。运用有限元方法对球形曲面在防皱多点成形方式中的成形过程进行了数值模拟,分析了板厚、防皱单元的压力对最大成形曲率的影响,并与多点模具成形进行了对比。研究发现,防皱多点成形方法能够很好地抑制板料在成形过程中的起皱现象。球形曲面采用防皱多点成形方式时能够获得明显大的变形量。板料越薄,防皱多点成形方法所能获得的效果越显著。增大防皱单元的压力能够提高防皱多点成形的防皱能力。