连续退火薄板带屈曲起皱行为的试验研究

为了研究薄板带材在连续退火过程中屈曲起皱规律,采用非接触式网格应变仪作为薄板起皱高度测量设备,设计了不均匀拉伸试验。试验可以准确获得试样中心起皱高度与拉伸时间、拉伸载荷的对应曲线,并可观测到试样在拉伸过程中的起皱行为及其发展过程。通过对比发现,夹持端形状为梯形的试样达到临界起皱状态所需的拉伸载荷低,且在夹持端不易产生应力集中,比夹持端为矩形的试样更适合用于测试塑性差的材料。通过试验发现,试样的长度和厚度对带材屈曲临界载荷和起皱临界载荷有十分重要的影响,当试样长宽相等且厚度较薄时,带材更容易起皱。     

硼-铝强化板的非线性屈曲有限元分析(英文)

通过有限元方法(FEA)分析强化复合板的非线性屈曲行为。该模型中硼-铝复合材料由硼基体和嵌入其中的不同形态的Al纤维组成。对片层结构的B-Al矩形板施加横向压缩应力,发现强化纤维对具有不同几何形状板材的屈曲行为有明显影响。建模中采用单向、具有矩形截面的强化纤维。结果表明:加载过程中存在一重要的载荷范围,临界屈曲模式在稳态和非稳态之间反复转变。确定由不同的纤维形态和板材高宽比组成的分叉失稳区域。通过ANSYS有限元计算,研究简支边界条件下强化板材的失稳模式,分别得到压应力(σx)与平面收缩(u)以及压应力(σx)与面外挠度(δ)的关系曲线。通过非线性分析,在C1、C2、C3和C4四种形态的纤维中,嵌入C2纤维的板材获得最安全的临界屈服应力。结果表明,FEA非线性屈曲分析可以得到精确的结果。     

圆筒形件不用压边多次拉深时的皱曲预报

在建立皱曲模型的基础上，由压缩塑性失稳临界载荷公式导出了圆筒形件不用压边拉深时的皱曲临界切向压应力的表达式。进而给出了不皱曲的判定式及其皱曲临界曲线。通过实验验证和对照分析，证明在实际生产中可直接使用不皱曲的判定式或皱曲临界曲线对拉深作皱曲预报，且精度和可靠性较高。     

圆筒形件不同压边多次拉深时的皱曲预报

在建立皱曲模型的基础上，由压缩塑性失稳临界戴荷公式导出了圆筒形件不用压边拉深时的皱曲界切向压应力的表达式。进而给出了不皱曲的判定式及其皱曲临界曲线。通过实验验证和对照分析，证明在实际生产中可直接使用不皱曲的判定式或皱曲临界曲线对拉深和皱曲预报，且精度和可靠性较高。     

板塑性屈曲的变分原理

在金属板料塑性成形加工中 ,起皱是常见的 ,它影响成形件质量 ,预测与防止起皱已成为人们长期以来关注的热点问题。起皱实质上是金属板料的一种压缩不稳定现象。本文把板料塑性屈曲前后的材质状态视为刚塑性 ,板材塑性皱曲时 ,所满足的全部方程 :平衡 ,机动 ,屈服及流动定律 ,归结为一个泛函的求极值问题 ,在这个泛函中 ,内力场与速度场是彼此独立的自变函数。用直接法可以方便地求得金属板料塑性屈曲问题的近似解析解。文中以环缺在边界纵向拉压力作用下的皱曲问题为例 ,具体地给出了皱曲载荷及板的内力及速度场形态     

高速列车底架焊接变形的超声波法应力分析

基于单轴应力下声弹性理论,针对现有临界折射纵波应力测量方法测试区域大的缺点,提出声程差方法,克服了应力分辨率和应力场分辨率的矛盾,在当前探头制造以及超声传播时间测量精度水平下,提高了应力场空间分辨率,能够更好地获得非均匀应力场的应力梯度;使用该方法对某型高速列车底架焊接变形进行了生产现场的应力测量;对比底架上变形合格与不合格部位的应力分布,并根据应力状况计算了变形超量,指出了导致变形的原因,为后期调修提供了可靠的依据.结果表明,该方法适用于生产现场的应力评估,对焊接结构质量监控有着重要意义.     

淬火铝合金厚板预拉伸变形区域仿真与分析

铝合金预拉伸厚板变形区域分为夹持区、过渡区和均匀区三个部分。在模拟厚板预拉伸变形过程基础上,分析了各变形区域变形机理和应力分布规律。夹持区变形不充分,导致残余应力不足60%,且内部应力分布复杂。过渡区残余应力沿拉伸方向分布不均匀,对不同尺寸板厚在不同拉伸工艺下的过渡区进行分析说明,过渡区范围与板厚度有关,其范围约为板厚的60%～70%。最后分析了均匀区应力演变规律,探讨了不同拉伸量和拉伸速度对不同尺寸厚板拉伸效果的影响,认为拉伸量2.0%～2.5%可满足较好的工艺要求。     

拉深过程中的皱曲控制

在建立皱曲模型的基础上，导出了拉深过程中的皱曲临界切向压应力的表达式．给出了不皱曲的判定式。用计算机回归出了拉深过程中毛坯相对厚度极大值位置的关系式。以１０＃钢为例，绘制出了拉深过程中毛坯相对厚度的变化曲线和不皱曲临界曲线（皱曲控制图），并通过了实验验证．这些可供拉深件的生产单位直接使用。     

切角板坯对纯铜薄板矩形盒拉深影响的试验及数值分析

在大量纯铜薄板矩形盒拉深试验的基础上,结合有限元计算,分析了矩形盒的拉深特性。指出,矩形切角板坯使法兰曲边变形分布得以改善,非拉深变形抵抗弱化,提高了拉深成形性。有限元模拟结果显示矩形板坯拉深断裂点产生在凸模肩部转角附近,且始终承受两向不等拉伸,应变计算值与实际拉深测定值相符;切角板坯的拉深断裂点则转移至接近凹模口的侧壁处,且始终处于压剪组合变形状态,断裂时板厚应变相当小,认为倾向于剪切断裂。切角板坯断裂点的拉、压应力组合效应使该点板厚几乎不变,是提高拉深极限的重要因素之一。     

短纤维增强金属基复合材料拉伸应力场的有限元数值分析

运用空间轴对称弹塑性有限元方法,研究了短纤维增强金属基复合材料拉伸应力场分布。研究表明,基体和纤维的应力分布及基体塑性行为具有明显的不均匀性,材料参数（纤维长径比,纤维体积分数,纤维根间距和基体应变硬化指数）以不同方式通过影响应力传递基体约束变形和基体应变硬化进而影响应力场分布。     

Finite element analysis of the wrinkling initiation and growth in modified yoshida buckling test

Wrinkling is one of the major defects in sheet metal products and may be also attributable to the wear of the tool. The initiation and growth of wrinkles are influenced by many factors such as stress ratios, mechanical properties of the sheet material, geometry of the workpiece, contact condition, etc. In the study, the bifurcation theory is introduced for the finite element analysis of wrinkling initiation and growth. All the above mentioned factors are conveniently considered by the finite element method. The wrinkling initiation is found by checking the determinent of the stiffness matrix at each iteration and the wrinkling behavior is analyzed by successive iteration with the perturbed guess along the eigenvector. The effept of magnitude of perturbation on the wrinkling behavior can be avoided by the Newton-type iteration method. The finite element formulation is based on the incremental deformation theory and elastic-plastic material modeling. The finite element analysis is carried out using the continuum-based resultant shell elements considering the planar anisotropy of the sheet metal. In order to investigate the effects of geometry and stress state on the wrinkling initiation and growth, a modified Yoshida buckling test is proposed as an effective buckling test. The finite element analysis are carried out for the modified Yoshida buckling test. The buckling behavior of the sheet is analyzed for various modified dimensions.     

铝镁硅合金车身板材皱曲特性的数值模拟研究

基于弹塑性板壳失稳理论，采用YBT模型和非线性弹塑性有限元分析，以08AJ车身钢板和普通低碳钢板为比较对象，通过数值模拟研究了新型Al—Mg—Si合金车身板的皱曲特性。     

整体壁板压弯成形中的筋条失稳预测(英文)

为实现对整体壁板压弯成形中筋条失稳的预测,基于能量法、弹塑性力学和数值解析提出压弯成形过程中筋条临界失稳载荷的求解方法。在设计的压弯模具上进行压弯失稳试验。结果表明,基于本文提出的方法所得的理论临界失稳载荷与试验结果吻合较好。采用本文所提出的方法可以对铝合金高筋整体壁板压弯成形中的筋条失稳问题进行合理地预测。     

冲压板料回弹中的失稳研究

回弹是材料成型结束后的一个复杂的弹塑性变形过程 ,它直接影响到冲压件的尺寸精度。本文采用随动强化材料模型考虑了Bauschinger效应 ,指出回弹卸载中可能会出现局部失稳的现象 ,并应用有限元方法和能量原理 ,提出了回弹失稳的临界应力计算方法 ,对于提高回弹的计算精度、改善冲压件的产品质量有重要意义。     

板料焊接屈曲变形测量

板料屈曲变形在焊接工艺中不可避免且难以控制矫正,采用先进的测量手段获得焊接屈曲变形规律进而揭示变形机理是目前研究焊接变形的难点问题.文中拟采用一种基于数字图像相关法的非接触测量方法获取板料焊接屈曲变形的全场全过程变形状态.首先,提出了一种针对弱相关和大变形的对应点匹配算法;其次,建立试验平台并利用DIC测量系统对平板堆焊变形进行测量;最后,在平板堆焊试验的基础上,通过分析变形数据,揭示屈曲变形规律.结果表明,低碳钢在板料焊接与冷却过程中均发生屈曲变形,分别呈碟形与马鞍形;板料焊接产生的应变主要分布在焊缝周围;焊缝纵向收缩是引起板料塑性屈曲变形的主要原因.板料焊接屈曲变形规律试验不仅能验证焊接变形预测有限元理论,而且对焊接矫正方法提供依据和思路,同时对板料焊接工艺的发展具有积极的促进和指导作用.     

大型客车侧墙薄板结构焊接变形的数值模拟

铁路客车侧墙薄板结构的焊接变形主要是焊后失稳变形,通过选择包括连续焊、电铆焊、断续焊和塞焊代表性的区域,利用热-弹塑性数值模拟与解析法相结合的方法,计算薄板结构的焊后失稳变形.结果表明,横向加强筋和纵向加强筋与薄板连接时所采用的断续焊和塞焊工艺是产生薄板失稳变形的主要原因.薄板自由边的存在明显降低失稳载荷,增大失稳变形量.对焊接变形进行了实地测量,模拟结果与测量结果相吻合,说明数值模拟具有可靠性.     

TiO2纳米管薄膜的屈曲图样（英文）

采用基体应变测试方法研究TiO2纳米管薄膜的屈曲图样。结果表明：TiO2纳米管薄膜室温样、250℃退火样和 400℃退火样的屈曲应变依次为2.5%、8.9%和7.8%,说明退火改善了纳米管薄膜/Ti 基体界面状况。从 SEM 观察可以看出,TiO2纳米管薄膜室温样、250℃退火样和400℃退火样的临界屈曲应力分别为180.4、410.2 和 619.5MPa;从 AFM 观察可以看出,TiO2纳米管薄膜 250℃退火样的临界屈曲应力为470.2MPa,两者吻合得很好。采用AFM计算250℃退火样的真实应力和能量释放率分别为840.3MPa和77.2J/m2,此结果与从裂纹角度计算出的250℃退火样的能量释放率102.6 J/m2吻合得很好。     

高温合金氧化膜破坏的界面断裂力学分析

依据双材料模型分析高温合金氧化膜的应力状态，确定了氧化膜弯曲剥落的最大挠度与氧化膜压应力间关系．利用界面断裂力学理论，建立了高温合金氧化膜剥落的弯曲图．镍基高温合金氧化表面剥落的Al2O3氧化膜，在界面粗糙度参数A为0.3—0.4，临界弯曲指数Пc为1和临界粘附性指数∑e为1．15时，弯曲剥落特性与实验结果相符．高温合金氧化膜的弯曲图合理解释了氧化膜的弯曲剥落过程。     

冷轧带钢屈曲失稳限的计算方法研究

带钢屈曲失稳限的计算是建立冷轧板形控制目标的理论基础,本文通过能量法计算了各种典型浪形缺陷的屈曲临界载荷;利用ABAQUS有限元分析软件建立了带钢屈曲失稳仿真模型,计算了各种典型浪形下的屈曲临界载荷,将有限元仿真结果与解析结果进行了对比,验证了有限元模型的准确性;同时,通过设定不同的工况,得到了带钢屈曲临界条件与带钢宽厚比、张应力之间的关系。