基于应变速率变化准则构建管材液压胀形成形极限图

基于应变速率变化准则(Strain Rate Change Criterion,SRCC),研究了管材液压胀形过程中极限破裂点与其相邻节点应变速率之间的关系。通过对比胀形区中截面极限状态点与其相邻网格节点的应变速率值,可以判断管材胀形过程是否发生了破裂失效。通过管材液压胀形成形极限破裂实验发现,在管材胀形区极限状态点达到破裂时刻的应变速率值与胀形过程其它时刻的应变速率值相比有明显的突变,说明随着胀形区变形程度的增加,由于加工硬化等现象,胀形区可能发生了分散性失稳,从而使得胀形区变形不均匀。分析实验结果表明,管材液压胀形区中心单元体与其相邻节点之间的应变速率比值达到100左右时,认为管材达到破裂状态,通过提取胀形区极限状态点的极限主应变值来构建成形极限图,实验结果与数值仿真结果吻合较好。     

Ti-15-3钛合金橡皮成形的摩擦因数(英文)

用网格应变自动测量分析系统测量Ti-15-3钛合金板料刚模胀形试验的极限应变,并进行拟合以获取Ti-15-3钛合金的成形极限图。通过分析刚模胀形、橡皮胀形、液压胀形等试验的"拉拉"区极限应变,可知橡皮胀形的极限应变最大,接近等双拉时的,橡皮硬度对胀形极限应变的影响很小。用平板摩擦试验初步确定Ti-15-3钛合金与刚模间无润滑无变形条件下的摩擦因数。将试验与有限元模拟结合,分别分析Ti-15-3钛合金刚模胀形及橡皮胀形的应变,确定润滑条件下双拉变形时的Ti-15-3板料刚模间的摩擦因数以及Ti-15-3板料橡皮间的摩擦因数。Ti-15-3板料刚模间的摩擦对成形影响很大,而Ti-15-3板料橡皮间的摩擦对成形的影响则很小。     

管材自由胀形时极限载荷及成形极限的确定

基于轮廓形状为余弦曲线及轮廓上任一质点的运动轨迹与轮廓正交的假设及材料各向异性理论,建立直观的数学模型,并借助数值计算方法,快速、准确地确定薄壁管材无模约束自由液压胀形的成形载荷及成形极限。通过对不锈钢及低碳钢薄壁管的液压胀形实验来验证理论模型及计算结果的正确性,并分析及比较胀形中的成形载荷变化规律、管材壁厚及轮廓形状的变化规律。研究结果表明,自由胀形长度l0对于极限载荷pb值的大小有较大的影响,但对极限胀形系数Kmax影响较小;基于该模型计算的极限载荷(破坏时的液压力)及成形极限更加接近实际,可用于管材液压胀形的生产中。     

焊缝管液压胀形模拟建模及变形规律的研究

基于周向显微硬度的分布及经验公式法,确立了STKM11A焊缝管热影响区的流动应力;通过对热影响区进行分片的方式,建立了包含焊缝和热影响区的焊缝管液压胀形的有限元模拟模型。基于该模型,模拟分析了STKM11A焊缝管液压胀形时的变形规律,如截面轮廓形状、周向壁厚分布和成形极限等,并与胀形实验结果进行对比。结果表明,液压胀形后焊缝管的截面轮廓形状不对称、壁厚分布不均匀,最小壁厚位于热影响区;包含焊缝及热影响区的有限元模型在预测焊缝管液压胀形的变形规律、极限载荷和潜在胀裂位置等方面,较其他常规模型更加精确。     

液压胀形金属板材的塑性行为表征(英文)

采用圆形和椭圆形的模具进行液压胀形试验。利用最近提出的椭圆形模具胀形方法来确定等效应力—应变曲线。该方法将ARAMIS系统测得的实验数据与分析相结合。在使用椭圆形模具的液压胀形实验中,随着模具椭圆度的减小,等效应力—应变曲线逐渐远离圆形模具胀形的曲线。通过胀形测试来确定DC04钢板在正次应变范围内的成形极限图。     

轴向补料对双金属薄壁管冲击液压成形影响的研究

双金属薄壁管冲击液压胀形技术是在液压胀形与冲压成形基础上发展起来的一种复合成形技术。为了获取更好的成形质量，在液压预成形与冲击液压成形相结合的基础上，通过改变液压预成形的加载路径实现双金属薄壁管成形。介绍双金属薄壁管冲击液压成形原理及内管轴向补料方案；利用Dynaform有限元分析内管轴向补料距离对双金属薄壁管壁厚分布的影响，获得轴向补料距离对双金属薄壁管成形规律；同时，分析内管轴向补料距离对管材中截面的对角线长度变化影响规律，从而获得内管轴向补料距离对双金属薄壁管填充性的影响。通过液压预成形阶段加载路径的研究，探明了轴向补料对双金属薄壁管成形规律的影响，为冲击液压载荷作用下的双金属薄壁管成形提供理论与应用支撑。     

基于双轴可控加载实验的应力应变建立薄壁管各向异性屈服准则

提出了基于双轴应力状态下的实验应力、应变参量构建薄壁管屈服准则的新方法。以6061-O态挤压铝合金薄壁管为研究对象,分析了管材双轴可控加载胀形实验中薄壁管的应力计算模型,并以此为基础,采用管材双轴可控加载胀形实验系统,获得了多组双轴拉伸应力状态下薄壁管的流动应力-应变曲线。以Hill48模型为例,利用多组双轴拉伸应力状态下薄壁管的流动应力、应变分量构建了薄壁管的屈服准则。结果表明,与传统的构建方法获得的屈服准则相比,利用双轴应力状态下实验应力、应变参量构建的薄壁管屈服准则,可以较为准确地描述双轴应力状态下薄壁管的屈服行为,并可以更加准确地表征其后继屈服行为的演化过程。     

PLASTIC DEFORMATION REGULARITY OF TAILOR-WELDED TUBE (TWT) WITH DISSIMILAR THICKNESS DURING HYDRO-BULGING

为揭示差厚拼焊管内高压胀形的变形规律, 采用有限元数值模拟和实验并结合力学分析, 研究了差厚拼焊管胀形时薄壁管、厚壁管的变形差异, 及塑性区的发生、发展过程和促进变形协调的力学和几何因素, 分析了差厚变形条件下薄壁管、厚壁管的应力、应变发展历史. 结果表明: 差厚拼焊管内高压胀形时, 厚壁管的变形始终落后于薄壁管. 薄壁管中部最先屈服, 塑性区自中部向两端逐渐扩展, 厚壁管靠近焊缝端先屈服, 随着内压升高塑性区逐渐扩展到另一端. 变形强化和长度比增大可促进两管协调变形. 无论长度比如何变化, 整个变形过程中薄壁管轴向应变始终为拉应变, 厚壁管轴向始终为压应变.     

差厚拼焊管内高压胀形塑性变形规律

为揭示差厚拼焊管内高压胀形的变形规律,采用有限元数值模拟和实验并结合力学分析,研究了差厚拼焊管胀形时薄壁管、厚壁管的变形差异,及塑性区的发生、发展过程和促进变形协调的力学和几何因素,分析了差厚变形条件下薄壁管、厚壁管的应力、应变发展历史．结果表明：差厚拼焊管内高压胀形时,厚壁管的变形始终落后于薄壁管．薄壁管中部最先屈服,塑性区白中部向两端逐渐扩展,厚壁管靠近焊缝端先屈服,随着内压升高塑性区逐渐扩展到另一端．变形强化和长度比增大可促进两管协调变形．无论长度比如何变化,整个变形过程中薄壁管轴向应变始终为拉应变,厚壁管轴向始终为压应变．     

液压胀形环境下管材的力学行为

管材液压胀形技术在轻量化、一体化制造领域具有很好的发展前景和应用价值。为了更好地分析与研究该技术,结合国内外学者的研究进展,对液压胀形下管材的力学行为进行了全面地分析与总结。首先,对金属薄壁管在液压胀形下力学模型的构建方法进行了介绍,并分析了力学模型在塑性本构关系构建和管材成形性等方面的具体应用;然后,分析了双金属复合管液压胀形的成形机理及成形过程中的力学行为;最后,对管材液压胀形技术的发展趋势进行了阐述。通过对近年来管材液压胀形力学行为的分析与总结,为管材液压胀形技术的发展提供了有益参考。     

Al-Mg-Si基合金车身板胀形变形极限的数值分析

基于Marc非线性有限元软件,虚拟刚性半球头凸模胀形过程和多种应变路径,对Al-Mg-Si基合金车身板进行刚性半球头凸模胀形数值模拟和极限应变分析,归纳总结了"双拉"应变和"拉-压"复合应变两种胀形状态下的应变传播规律,并针对这两种胀形状态,提出分别使用几何"应变集中"和物理"分叉失稳"等两种不同判据确定胀形塑性失稳的方法.     

金属双层管冲击液压胀形装置设计与力学分析

为解决金属双层管液压胀形过程中设备成本较高、成形效率较低、操作工艺较复杂等问题,提出了一种基于冲压成形和液压胀形技术的复合成形方法——冲击液压胀形。首先介绍了双层管冲击液压胀形的成形原理;然后,从成型部分、轴向进给部分、控制部分和辅助部分等4个方面介绍了冲击液压胀形装置;同时分析了双层管胀形过程中的受力状态;最后采用弹塑性理论,对双层管内管和外管的应力应变关系进行了讨论,并根据双层管变形协调条件,获得了胀形内压力pi的判定依据。冲击液压胀形技术将为双层管成形技术的研究提供新的科学依据和技术支撑。     

有限长薄壁管胀形研究

本文采用塑性增量理论研究了有限长薄壁管胀形过程中的应力、应变关系，提出了薄壁管胀形的应力、应变数值计算理论，解决了薄壁管胀形工艺的工程计算问题。文中首次提出了内压可行域、轴压可行域的概念，阐述了正确制定胀形加载路径应遵循的原则。理论计算与测试结果吻合较好。为应用管材生产凸形零件奠定了理论基础。     

镀锡钢薄壁罐胀形壁厚变化分析

为了提高薄壁罐气压胀形的成形质量,减少壁厚严重减薄而产生皱折、破裂等成形缺陷,使用钣金成形专用软件模拟薄壁罐气压胀形过程。分析了成形3个阶段金属流动情况、壁厚变化、应力和应变分布规律以及罐坯成形极限,中间阶段对胀形结果影响明显,壁厚减薄、应力和应变的最大值发生在胀形的最大变形区。试验验证与模拟分析吻合。     

汽车结构件内高压成形应力极限分析

由极限应力构成的应力成形极限图(FLSD)独立于应变路径,可作为复杂应变路径下成形极限的判据。通过标准成形极限实验获得3A21铝合金板材的成形极限图(FLD);由极限应力应变转换关系,将极限应变转换至主应力空间,建立对应的FLSD;采用LS-DYNA软件对方截面汽车结构件内高压成形过程进行了模拟,应用FLSD预测胀形过程中破裂的发生及极限成形压力。模拟结果与物理实验结果相吻合,证明FLSD可作为管材内高压成形等复杂应变路径下成形极限的判据。     

薄壁金属管脉动液压胀形模具装置及试验研究

构建了脉动液压加载试验平台及模具装置，研究了脉动加载条件下薄壁金属管的韧性破裂行为，基于应变速率变化准则构建了成形极限图。比较分析了薄壁金属管在简单线性载荷和脉动液压载荷下的变形规律，分析了零件的质量、不同频率和振幅对薄壁金属管最大胀形高度和成形均匀性的影响，揭示了脉动液压加载条件下薄壁金属管的胀形机理，并总结了变形规律。     

基于椭圆热态胀形试验的板材成形极限图建立方法

采用长轴直径为Φ100 mm、短轴直径分别为Φ100,Φ90,Φ80,Φ60和Φ40 mm的椭圆形胀形模具,在300,210和150℃、RT(常温)4个不同温度梯度,0.0045和0.045 MPa·s-1两个不同压力率条件下进行了铝合金板材的热态胀形试验,得到了胀形试验件,并获取了基础试验数据。利用极限应变计算公式,对胀形试验数据进行计算和整理,获得试验材料拉-拉变形区的成形极限曲线及成形极限图。结合等效条件下单向拉伸试验获取的基础试验数据,建立了完整的铝合金板材成形极限图。     

曲面件液压成形的计算机模拟与实验研究

为了解决2219合金大尺寸曲面件室温塑性差、成形极限低和容易起皱等问题,采用Abaqus/CAE软件对2219合金搅拌摩擦焊接板胀形进行了计算机模拟,研究了液压压力和热处理对成形零件壁厚分布、应力应变分布的影响。结果表明,随着液压压力的增加,焊接板最小壁厚逐渐降低,最大主应变和胀形高度逐渐增加,且最小壁厚位置也从圆角处过渡至中心处,而最大主应变所在的位置都在圆角处;相比于焊态胀形板,热处理后的最小壁厚有所减小,且胀形高度有所增加;随着液压压力的增加,胀形板的胀形高度呈现逐渐增加的趋势,在液压压力为25 MPa时胀形板在凹模圆角区域发生破裂,与计算机模拟结果相符合,这能为实际胀形过程提供必要参考。     

大型薄壁三通管件液压胀形技术探讨

全面介绍了大型薄壁管液压胀形的基本工艺流程、工艺特点，并对胀形过程中涉及到的技术问题和措施进行了论述。     

板材充液热成形工艺成形极限预测研究

为了对充液热成形工艺下的金属板材成形极限进行预测研究,采用长轴直径为Φ100 mm,短轴直径分别为Φ100,Φ90,Φ80,Φ60和Φ40 mm的椭圆形胀形模具,在4个不同温度梯度为300℃,210℃,150℃和RT(常温),两个不同压力率0.0045和0.045 MPa·s-1条件下进行铝合金板材热态胀形试验.利用相关极限应变计算公式,对试验数据进行计算和整理,标绘出了试验材料拉-拉变形区的成形极限曲线.结合二次多项式曲线拟合方法,计算出了拟合函数中的材料常数,建立了可用于预测金属材料成形极限、标绘材料成形极限曲线(拉-拉变形区)、指导金属板材热态胀形试验的板材成形极限预测模型方程.