压边力对圆弧焊缝拼焊板成形性能影响研究

成形性能下降是汽车轻量化过程中遇到的重要问题之一。针对固定圆弧半径R=180mm差厚拼焊板,利用Dynaform数值模拟仿真技术,对横向圆弧焊缝拼焊板在压边力情况下的成形性能进行了研究。分析了压边力在随位置变化情况下,圆弧焊缝拼焊板的成形能力。研究发现在圆弧焊缝拼焊板的冲压成形过程中,在薄侧加载大的压边力有利于拼焊板成形及抑制薄厚板的起皱现象。在拼焊板成形分析中,无论薄侧压边力固定还是厚侧压边力固定,圆弧焊缝拼焊板的焊缝移动都随着薄侧压边力的增大而得到控制,但进一步增大薄侧压边力,焊缝移动量反而增大。在压边力控制焊缝移动提高拼焊板成形方面,不是单纯的增大薄侧压边力就会提高拼焊板的成形质量,薄厚两侧的压边力必须适当才能有效控制焊缝的移动量,进而提高拼焊板的成形质量。在圆弧焊缝拼焊板成形过程中,由于圆弧焊缝的存在,拼焊板在薄厚两侧压边力为140/150k N的情况下成形性较好。拼焊板的成形质量不仅与薄厚两侧施加压边力的大小有关还与薄厚两侧的面积有关。     

变压边力对拼焊板U形件成形性能影响的研究

拼焊板由于两侧材料差异导致成形性能下降。利用变压边力控制技术能够提高板料成形性能。研究了随位置变化压边力和随行程变化压边力两种变压边力控制方式对拼焊板U形件成形性能的影响。结果表明,利用变压边力控制技术,能够提高拼焊板U形件成形性能。在随位置变化压边力控制方式中,当薄侧压边力小于厚侧压边力,可以缓解侧壁变形程度,但会加剧焊缝移动量;当薄侧压边力大于厚侧压边力,可以缓解薄侧底部变形程度,减小焊缝移动量。在随行程变化压边力控制方式中,线性渐增压边力可以更好的改善拼焊板底部材料变形不均匀性,减小焊缝移动。     

压边力对拼焊板成形性能的影响研究

成形性能下降是拼焊板成形中难以解决的实际问题。运用Dynaform软件对拼焊板冲压成形进行数值模拟,分析拼焊板在整体式压边圈下的冲压成形效果,提出分瓣式的压边圈方案,通过对薄厚两板加载不同的压边力,研究不同压边力组合条件下拼焊板成形中的最大主应力值、厚度最大减薄率与增厚率以及焊缝移动量。结果表明:整体式压边圈的成形效果不是很理想,采用分瓣式的压边圈,得出不同压边力组合对拼焊板成形性能有显著的影响,厚侧板料比薄侧板料更大的压边力,有利于降低薄侧板料的应力集中,减少厚侧板料的起皱,但会加剧焊缝的移动量。     

直线焊缝差厚拼焊板的成形规律

基于直线焊缝差厚拼焊板半球胀形和经典力学理论,在低碳钢直线焊缝差厚拼焊板半球胀形试验的基础上,分析直线焊缝差厚拼焊板板厚比与板料成形能力之间的关系,提出直线焊缝差厚拼焊板板厚比与板料成形能力关系的力学模型.结合物理试验以及有限元仿真模型,分析焊缝移动量与板厚比的关系以及胀形高度与板厚比的关系,得到不同板厚比组合情况下的拼焊板成形性能结果,分析差厚拼焊板焊缝移动和成形能力下降的机理,归纳出差厚拼焊板板厚比与焊缝移动和成形高度之间的规律,可为生产实际提供理论指导.     

拼焊板U型件成形性能及焊缝移动规律

为了研究板厚、材料参数和压边力差异对拼焊板的成形行为的影响,采用有限元法分析了U型件两侧板厚比、强度系数比、应变硬化指数比及压边力比对拼焊板U型件拉深量及焊缝移动的影响规律.结果表明,随着板厚比、强度系数比、压边力比的增大,拼焊板U型件拉深量逐渐减小,焊缝移动量增加;而随着应变硬化指数比升高,U型件拉深量有所增加,焊缝移动量也增大.可见,通过合适匹配拼焊板材料及工艺参数,可提高拼焊板成形性能及减少焊缝移动量.     

圆弧焊缝拼焊板成形性能的影响因素分析

为了提高拼焊板的成形质量,针对固定圆弧半径R=180 mm差厚拼焊板,利用Dynaform数值模拟仿真技术与正交设计相结合的方法,对影响横向圆弧焊缝拼焊板成形质量的强度比、凸凹模间隙、薄侧压边率、摩擦因数、总压边力、板厚比因素进行了分析。结果表明:强度比、摩擦因数、总压边力及板厚比对成形结果影响相对较大。随着薄侧母材强度的提高,其抵抗变形的能力不断增强,使得薄侧母材变形程度降低导致焊缝移动量有所降低,拼焊板成形质量有所提高。摩擦因数和总压边力对拼焊板的成形性能的影响并不是很大,但过大的摩擦因数和过大的总压边力会影响两侧母材的材料流动性,进而影响板料的最终成形质量。在设计拼焊板时,板厚搭配应仔细考虑,一般把板厚比取在1.0~1.0到1.0~1.4这个范围之间成形较为稳定,过小和过大的板厚比不利于拼焊板成形。     

拼焊板覆盖件成形过程中的焊缝移动和成形性能

焊缝移动以及与此相关的成形性能下降是拼焊板覆盖件零件成形过程中需要解决的难题。推导了横向受拉情况下拼焊板焊缝移动量的计算公式;在分析汽车门内板零件特点的基础上,确定拼焊板材料和焊缝位置,提出“阶梯压边圈”和“阶梯压边圈 焊缝夹紧柱”两种控制焊缝移动的工艺方案;应用动力显式数值模拟软件,分析了阶梯压边圈和焊缝夹紧柱对焊缝移动量的影响;通过减少焊缝移动量,在成形极限图、应力分布、应变分布和厚度减薄率这四个方面改善拼焊板的成形性能。     

差厚激光拼焊板的成形极限

为了进一步了解不同厚度钢板拼焊在一起后组成的板料(差厚激光拼焊板)在各种应变路径下的成形极限,通过试验检测了0.8,1.2,1.5 mm三种厚度的ST16板料在不同组合激光拼焊下组成的板料以及其各自母材的成形极限,并研究了不同加载情况下焊缝附近的应变分布.结果表明:差厚激光拼焊板焊缝附近的成形极限低于母材的成形极限,主要取决于较薄一侧母材的成形极限;厚度差越大焊缝两侧的应变梯度越大,成形性能越差.     

焊缝对同质等厚拼焊板成形能力的影响规律研究

焊缝对同质等厚拼焊板成形能力的影响远大于母材强度或厚度存在差异的拼焊板。运用数值模拟方法分别对直线焊缝和圆弧焊缝同质等厚拼焊板进行胀形试验,主要研究了焊缝K值、焊缝n值、焊缝位置以及圆弧焊缝半径对拼焊板成形能力的影响规律。并通过正交试验以及极差分析得到了焊缝各因素影响拼焊板成形能力的主次顺序。研究结果表明,焊缝应变硬化指数n值是影响拼焊板成形能力的关键因素,应从增大焊缝n值入手制定母材拼焊工艺。此外,对于同质等厚拼焊板,圆弧焊缝相对于直线焊缝具有更好的成形能力。因此,在相同的工艺条件下,用圆弧焊缝代替直线焊缝可以适当的提高拼焊板的成形能力。     

基于工艺参数变化的中央通道拼焊板回弹趋势研究

激光拼焊板在汽车工业中的应用日趋广泛,本文针对某车型的中央通道加强板,模拟拉延成形过程,研究拼焊板回弹量随着工艺参数的变化趋势。对比不同材料的光板,设置不同的压边力、材料厚度、拼焊板属性,最终得到不同工艺条件下的零件整体回弹量,以最大回弹量作为研究的量化标准,最终得到结论:拼焊板由于焊缝的硬化和两侧厚度不同导致零件的回弹量增大;一定范围内,随着压边力增大,拼焊板的回弹量增大;拼焊板料厚度差越大,不均匀性带来的回弹越大。最终确定最佳的拉延成形工艺参数,与实际生产的所提取的回弹扫描图进行对比,为实际生产提供可靠的支持。     

装载机焊接接头的疲劳强度及焊缝尺寸的影响

装载机的工作装置主要为焊接结构，本文根据某新型国产装载工作装置的实际结构，模拟简化了七种焊接接头，试验研究了这些接头的疲劳强度，给出了不同接头的１０条Ｓ－Ｎ曲线，同时还就焊脚尺寸对不同载荷形式下十字接头及丁字接产砂疲劳强度的影响进行了研究，对不同载荷形式临界焊脚尺寸的大小进行了讨论；并根据试验所得Ｓ－Ｎ曲线及国产装载机动臂的实际载荷谱，对三种机型动臂的疲劳寿命进行了估算，估算结果有力地支持了国产新     

在超塑性压缩状态下矩形断面条料的变形力计算

本文利用超塑性力学方程式S (ij)=2/3K（ε e）{sup}(m-1)ε (ij)对矩形断面条料在超塑性压缩状态下,采用主应力法与能量方程进行推导,得到变形力计算的理论公式。近拟地估计Zn－22%Al合金在250℃下的单位平均压力P (avc),与经验数值基本接近。     

在金属超塑性状态下用工程计算法计算反挤压时变形力

本文采用工程计算法（即主应力法）对金属超塑性状态下反挤压时变形力进行推导,得到其单位平均压力,对锌铝共析合金作了计算,与试验所得值接近。可作为近似地变形力估算来参考采用。     

采煤机含间隙行走机构驱动速度对滚筒随机载荷的影响

为了研究牵引速度对采煤机滚筒工作载荷的影响,建立截割部与牵引部相互耦合的动力学系统模型,并考虑截割阻抗为随机量,服从正态分布,运用数值仿真的方法对其求解,并对结果运用数理统计方法得出采煤机滚筒三向力的均值及标准差;研究结果表明,滚筒三向力的均值和方差随着初始牵引速度的增加呈递增趋势,最后经仿真值与实验测量值对比,验证了模型的准确性。     

薄壁构件的长度对抗撞性影响的研究

基于显式有限元技术,采用响应面法,以结构的比吸能为优化函数,以提高吸能原件的抗撞性为目的,研究正方形截面金属薄壁构件的长度对抗撞性的影响;经过数值分析,得出正方形截面薄壁构件的比吸能关于构件长度和截面边长的变化规律,这些规律可以用于实际吸能原件的设计,并为进一步研究奠定基础.     

采煤机端盘截齿载荷特性研究

为研究采煤机端盘截齿的载荷特性,以MG500型采煤机滚筒为研究对象,采用非线性动力学仿真软件LSDYNA建立采煤机螺旋滚筒与被截割煤岩的有限元模型,利用该模型研究了斜切工况下端盘截齿的受力特点和截齿载荷特性随安装参数的变化规律。研究表明:斜切进割过程中,端盘截齿截割阻力和滚筒截割阻力矩随端盘截齿圆周切向安装角的增大而减小,随端盘截齿截距的增大而增大;滚筒截割阻力矩的特征值均随圆周切向安装角的增加其减小的趋势随之减缓,随截距的增大其增加的趋势也随之增强;为使滚筒拥有良好的截割性能,端盘截齿宜选用较大的圆周切向安装角和较小的截距。     

飞机结构紧固件柔度计算公式研究

紧固件柔度是飞机连接部位疲劳寿命的重要影响因素,常常作为飞机结构疲劳寿命分析的主要参数。通过材料力学和弹性力学理论对紧固件的柔度计算公式进行了推导,根据计算过程中的假设和各种不确定因素,提取出了柔度计算公式中的待定系数,然后利用有限元软件计算出的不同材料和尺寸柔度值对柔度计算公式进行修正,确定其待定系数,最后再利用紧固件柔度的试验值对有限元修正公式进行试验修正,得到更合理和准确的柔度计算公式。     

基于Pareto前沿的单晶Si放电加工工艺参数优化

针对电火花加工复杂、时变、多参数的特点,在单晶硅Si放电成型加工可行性的基础上,对材料去除率和表面粗糙度等工艺目标进行综合评价。采用中心组合设计实验综合考察峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔对P型单晶Si放电成型加工过程中材料去除率以及表面粗糙度的影响程度,通过响应曲面法分别获得材料去除率和表面粗糙度的二次响应模型,方差分析结果表明模型具有很好的拟合程度和适应性。以提高材料去除率和降低表面粗糙度为目标建立工艺参数优化模型,设计遗传算法对优化问题进行求解并得到Pareto最优解集。实验结果表明,料去除率的实验结果与优化预测结果平均相对误差为5.8%,表面粗糙度的实验结果与优化预测结果平均相对误差为5.3%。表明该算法能有效快速的实现P型单晶Si放电成型加工过程的工艺参数优化。