基于Lemaitre韧性断裂准则的1060铝板成形极限研究

针对成形极限曲线的测定需建立在大量实验基础上,耗时耗材,且需要特定的成形实验机才能完成的不足,采用韧性断裂准则与数值模拟相结合来预测。建立测定成形极限曲线的有限元分析模型,对不同尺寸1060铝板试样成形过程进行数值模拟与分析,并采用Lemaitre韧性断裂准则作为板料破裂与否的判据,找出破裂极限应变值,拟合成形极限曲线;为验证提出方法的正确性,采用实验方法制作1060铝板成形极限曲线,并将其与模拟得到的曲线进行对比,两曲线走向基本一致,有较好的吻合度,表明该方法能够应用于成形极限曲线的预测。     

应用韧性断裂准则预测板料的成形极限图

将Oyan韧性断裂准则引入数值模拟预测板料的成形极限图(FLD).讨论了各向异性系数对不同应变状态下准则中各项的影响,通过测定单向拉伸和平面应变拉伸的断裂应变确定了准则中的材料常数.模拟凸模胀形实验得到每一时间步应力、应变值,代入韧性断裂准则预测板料的成形极限.应用Oyan韧性断裂准则预测了铝合金A5182-O和SPCC的成形极限图.模拟结果表明,用韧性断裂准则和数值模拟相结合能成功预测板料的成形极限图.     

应用韧性断裂准则预测不同材料的胀形极限

为了准确地预测板料成形极限 ,将韧性断裂准则引入到有限元模拟中。在有限元模拟获得的应力应变场基础上 ,应用韧性断裂准则预测板料断裂的发生。本文应用作者提出的韧性断裂准则及材料常数的确定方法预测了铝合金板和钢板的半球形凸模胀形的成形极限。与实验结果比较表明 ,该方法能在较宽的材料范围内预测胀形成形极限。     

工业纯铝板料渐进成形极限图研究

板料渐进成形极限图和传统成形极限图有显著不同,到目前为止尚未有统一的测试方法.提出了一种测试板料渐进成形极限图的方法,成形工具分别沿往复圆弧和交替往复圆弧轨迹运动,对0.9mm工业纯铝板进行渐进成形.板料破裂后,获得了主应变和次应变,建立了该种板料渐进成形极限图.通过板料渐进成形分别成形了一些零件,测量了零件的主应变和次应变并绘制了它的渐进成形极限图.结果表明,所获得的工业纯铝渐进成形极限图能较为准确地预测渐进成形中板料的破裂,测试方法适用于渐进成形极限图的建立.     

单点渐进成形时工艺参数对成形能力的影响

采用2A12铝合金作为试验材料,以成形极限角作为衡量工艺参数对板料单点渐进成形的成形能力影响的标准。试验中研究对成形能力影响的工艺参数有:工具头半径、加工步长、进给速度和主轴转速。采用正交试验法对板料在单点渐进成形中的成形极限进行研究。试验结果表明,对板料单点渐进成形的成形能力影响最大的因素是加工步长,其次是进给速度、主轴转速和工具头半径。     

基于MSC.Marc软件的板材多点复合渐进成形缺陷研究

为了研究板材多点复合渐进成形的破裂机理,以典型方锥台制件为对象,通过数值模拟和破裂试验实现对其破裂极限的预测。结果表明,在多点复合渐进成形过程中,制件在拐角处的厚度最小,韧性值最大,侧壁上的厚度和韧性值分布均匀,制件通常在拐角处出现破裂;当韧性值I=4时,数值模拟结果与试验相吻合,应用Lemaitre韧性断裂准则有效预测了1mm厚的1060铝合金板材的破裂极限。     

板料渐进成形极限图测试方法研究

成形极限图是判断板料成形中是否会发生失效的重要依据。渐进成形中的板料成形极限图和传统冲压成形极限图有显著不同。板料传统冲压成形极限图测试方法已较为完善,而对于渐进成形尚没有形成统一的标准。本文在已有的测试方法基础上,提出了通过渐进成形圆弧沟槽、十字交叉圆弧沟槽直至板料端部破裂后,测量破裂位置最大和最小主应变以获得板料渐进成形极限图的新方法。通过数值模拟研究,分析了采用该方法对板料进行渐进成形时板料局部的应变状态,表明该方法可行;并使用该方法得了0.9mm厚工业纯铝1060板料的渐进成形极限图。     

法向应力对板料成形极限影响的研究进展

在板料成形过程中应力状态对板料(板材和管材)的成形极限有很大影响,通过对板料施加法向应力可以提高板料的成形极限。文章综述并分析了法向应力对板料成形极限影响的理论模型、有限元模型以及实验研究方面的进展。理论模型方面的主要进展,是根据经典塑性失稳理论和M-K理论,建立了考虑法向应力影响的成形极限理论模型,可以准确地预测法向应力对板料成形极限的影响;有限元分析的主要进展,是在韧性断裂准则的基础上,利用体单元建立了考虑法向应力影响的数值模型;有关实验研究方面只是初步的探索,还有待进行深入的研究;对影响法向应力提高板料成形极限的因素进行了总结分析。     

基于韧性断裂准则的铝合金板材成形极限预测

为了准确地预测铝合金板材成形极限，将韧性断裂准则引入到数值模拟中。在数值模拟获得的应力应变值基础上，采用简单拉伸试验和数值模拟相结合的方法确定了韧性断裂准则中的材料常数，并应用该韧性断裂准则预测了铝合金LYl2(M)的圆筒件拉深和半球形凸模胀形的成形极限。预测结果与实验值吻合较好，该韧性断裂准则能够预测铝合金板材成形极限。     

板料厚度对1060铝板渐进成形外缘翻边变形的影响

为了研究不同板料厚度的1060铝板在单道次渐进成形外缘翻边过程中的成形规律，基于DYNAFORM有限元分析平台建立了1060铝板数控渐进成形外缘翻边模型，通过数值模拟与实验相结合的研究方法对加工过程进行了分析，研究了5种板料厚度下不同翻边直径所对应的临界翻边直径和翻边高度，结果表明：在一定范围内，成形性能随着板料厚度的增大越来越好，越不容易出现褶皱等成形缺陷。对于特定厚度的1060铝板，其外缘临界翻边直径d_m临界与翻边直径d_m的数值近似呈线性变化，可将其拟合为参数方程。最后通过实验验证证明了模拟结果的准确性与可信性。     

高温合金超薄带材成形极限预测模型

为了评估不同理论模型对高温合金超薄带材成形极限的预测能力,通过胀形实验获得不同高温合金超薄带材成形极限曲线。采用Swift-Hill失稳准则、多种韧性断裂准则以及M-K模型,对两种高温合金超薄带材成形极限进行理论预测,并与实验结果对比。结果表明,Swift-Hill失稳准则和传统韧性断裂准则的预测精度较差,不适用于高温合金超薄带材成形极限的预测。通过考虑表面粗化对成形极限的影响修正了Swift-Hill模型,并将修正模型预测结果与Lou-Huh 2012、Hu-Chen 2017准则和M-K模型预测结果进行比较,发现前3种模型对高温合金超薄带材的成形极限具有基本相同的预测精度,且均不超过10%,而M-K模型的预测精度较低。为高温合金超薄带材成形极限曲线的建立提供了有效方法,具有重要的工程应用价值。     

基于应变和应力的1060铝合金板成形极限比较分析(英文)

通过线性和非线性应变路径的板料成形实验,研究1060铝合金的成形极限图(FLD)和成形应力极限图(FLSD)。利用Stoughton方法,基于板料成形实验中测得的应变数据,计算得到了FLSD。结果表明:对于1060铝合金板料,FLD与应变路径是相关的,而FLSD对应变路径却不敏感,所以FLSD可以很方便地作为多道次板料成形的极限准则。通过对比Hill’s48,Hill’s79和Hosford非二次式3种材料屈服准则,分析了它们从FLD到FLSD转换对应力计算的影响,Hosford非二次式屈服准则更适合1060铝合金的FLSD计算。通过与单向拉伸实验数据的比较,材料硬化准则中Voce硬化准则比Swift准则更适合该材料。在MATLAB上开发了由应变到应力的计算以及FLD和FLSD显示的程序,通过输入实验中测得的应变数据可以得出FLD和FLSD。     

一种改进的Lemaitre断裂准则及其在弯曲成形裂纹预测中的应用

针对弯曲成形中的裂纹缺陷,应用Lemaitre韧性断裂准则,同时考虑应力三轴度,最大主应力比,以及塑性应变对损伤的影响,对Lemaitre准则进行改进,有效预测了弯曲成形中金属板料的成形极限。以7075-T6铝合金为研究对象,模拟得到该合金板材的裂纹产生条件,获取改进的Lemaitre准则材料参数,确定破裂阈值。对6 mm厚7075-T6铝合金板材进行三点弯曲实验,并观察其金相组织。对其产生裂纹时的压下量与断裂准则所得的理论压下量进行比较,验证了改进后断裂准则对裂纹预测的准确性。通过对比产生裂纹时的压下量,结果表明,改进后的Lemaitre断裂准则所得理论压下量为9.7 mm,与模拟和实验结果一致,证明改进后的Lemaitre准则对弯曲成形裂纹预测具有一定的准确性。     

PC板材渐进成形性能实验研究

利用数控渐进成形机床对PC板料进行渐进成形实验,探究了成形工具头不同主轴转速和进给速度对PC板成形极限的影响。实验结果表明,当进给速度保持3000 mm·min~(-1)不变时,随着主轴转速的增大,板料渐进成形力不断减小,成形极限不断降低,零件表面质量也不断下降,并且当主轴转速达到1500 r·min~(-1)时,零件底部会出现表面褶皱缺陷;当主轴转速保持500 r·min~(-1)不变时,随着进给速度的增大,板料渐进成形力不断增大,成形极限不断降低,零件表面质量较好,底部未出现表面褶皱缺陷。     

韧性断裂准则在超高强钢辊弯成形工艺中的应用

对某牌号的超高强钢进行拉伸、弯曲、V型件辊弯成形试验,对比常用的6种韧性断裂准则,得出这6种韧性断裂准则均不能给出一个适用于板料各种工艺下断裂的固定临界值。根据辊弯成形工艺特点,采用Brozzo韧性断裂准则,预测相对弯曲半径R/T=2下的超高强钢辊弯成形的破裂现象。预测结果与实验结果表明,Brozzo韧性断裂准则可以应用于超高强钢辊弯成形中。     

单点渐进成形工艺参数对激光拼焊板圆锥台件回弹影响研究

激光拼焊板单点渐进成形回弹是影响成形精度的重要因素。使用回弹角来度量板料回弹大小,并使用正交试验设计对工具头直径、成形高度、下压量、半顶角等因素进行实验研究,得到各因素对回弹的影响程度。得出影响板料回弹因素的大小依次为:成形高度、下压量、半顶角和工具头直径;工具头直径变化对回弹影响不大;成形高度对回弹影响显著,成形高度越高,回弹量越小;在一定范围内,回弹角的大小取决于下压量的大小,下压量越大回弹角越小;过大或过小的半顶角都会导致显著的回弹现象,合适的半顶角设计能够有效减少回弹的出现,从而保证成形精度。最后通过实验验证了正交试验得出的最优工艺参数。     

有模单点渐进成形工艺参数对1060铝合金成形性能的影响

为了研究各工艺参数对有模单点渐进成形直壁筒形件成形性能的影响,采用正交实验法,对层间距、工具头半径、进给速度和成形道次4个工艺参数进行优化设计,对板料变形区厚度进行仿真研究,并通过极差分析,得出各工艺参数对成形后板料最小厚度的影响。研究结果表明:各工艺参数中,成形道次数对板料成形最小厚度影响最大,工具头半径影响最小;对1 mm厚的1060铝合金板进行优化后,最小成形厚度为0.389 mm,比2道次成形后的最小厚度0.242 mm提高了60%。因此,在有模单点渐进成形直壁筒形件过程中,成形时间允许时,可适当增加成形道次,提高成形质量。     

数字图像相关法在薄板成形极限测定中的应用

成形极限曲线可展现板料在塑性失稳前所能达到的最大变形程度,是板料成形分析中的重要判据。为获得准确的试验成形极限曲线,该文通过刚性半球凸模胀形试验、采用数字散斑图像相关方法对AA6061铝板的成形极限曲线进行测定,得出了成形极限试验测定和极限应变提取的方法;通过对AA6061铝板进行盒形件拉深试验,建立拉深过程的有限元模型,比较了数值模拟和试验测定的极限拉深深度。比较结果表明,数字图像相关方法能够有效获取变形过程中的全场应变信息、搜索临界破裂状态,且能采用曲线拟合方式计算极限应变,避免了人为误差,提高了测量精度。拉深试验表明,所测成形极限曲线对拉深极限具有较高的预测精度。     

铝板的成形极限数值模拟研究

通过系统地分析板料胀形成形机理，建立金属板料成形的有限元模型。分别设定不同类型和厚度的铝板及钣金尺寸，利用擅长在板料成形领域计算的LS-DYNA3D软件对板料胀形过程进行有限元模拟。并对不同型号，不同厚度铝板的成形极限图进行了分析，结合试验部分进行验证，确认3003铝合金板材的成形极限高于1060铝合金板材，且增加板厚可以提高材料的成型极限。     

板料单点渐进成形中成形角对成形影响的模拟分析

介绍了金属板料单点渐进成形的基本原理;利用有限元软件LS_DYNA分析了板料渐进成形中当工具头压下时,不同成形角条件下,工具头与板料接触区域的应力分布;根据对模拟数据的分析比较,讨论了不同成形角对板料成形时的影响;就提高成形直壁件的高度提出了改进意见,并在试验中得到证实。