变薄拉深过程模拟的有限元动力显式算法

为研究变薄拉深工艺中材料流动变形,开发了基于单点积分和粘性阻尼沙漏控制算法相结合的八节点六面体单元的有限元动力显式算法程序.采用粘性沙漏控制算法有效控制了由于单点积分造成的沙漏模式,节省了计算时间.同时,沿厚向划分多层网格、三维的本构关系以及双面接触算法,可以精确获取板料应力应变状态.最后给出了圆筒件的变薄拉深成形模拟实例,通过与实验结果的比较,验证了此实体单元的实用性.     

橡皮成形数值模拟回弹预测精度的影响因素

基于有限元数值模拟的工艺分析方法提高橡皮囊液压成形工艺的零件质量,回弹预测的精度,是直弯边橡皮成形数值模拟的关键。文章以有限元软件PAM-STAMP 2G为平台,针对铝合金板2B06-W30min的直弯边橡皮成形工艺,建立成形与回弹过程的数值模型,研究影响数值模拟回弹预测精度的关键因素,如单元积分类型、网格尺寸、厚向积分方案,以及板料厚度波动等对回弹量的影响规律。通过有限元数值模拟结果与实验测量结果对比,分析数值模拟中回弹预测精度的影响规律,提出了数值模型的改进方法。提高数值模拟成形精度,需要精确控制模拟过程的关键环节,力求在每个环节减小误差累积。该文对实际生产具有指导意义。     

汽车纵梁冲压成形及回弹过程的计算机模拟

本文以汽车纵梁为研究对象 ,采用I DEAS、更新的ITAS3D程序和网格划分优化程序等集成的CAE系统 ,模拟了冲压成形及回弹过程。并根据模拟结果对成形后应力应变的分布、板料厚度的变化、回弹作了分析。确定了应力应变最大区域、板料堆积区域以及回弹最大位置 ,为工艺优化奠定了基础     

板料冲压成形和回弹分析过程的三维动态模拟

利用ANSYS／LS－DYNA非线性动力有限元程序的显式－隐式连续求解功能，模拟了板料成形过程与卸载后板料回弹变形的全过程，得到了成形过程中任一时刻各处的应力和应变值及卸载后板料的回弹结果。     

基于响应面法的挡风梁冲压回弹预测模型

以5182铝合金挡风梁成形后的回弹为研究对象,通过单向拉伸试验,获取了5182铝合金板料在不同轧制方向及应变速率条件下的真实应力应变曲线,并将其引入数值模拟模型,研究了板料成形速度、模具间隙、摩擦系数对5182铝合金挡风梁成形回弹的影响规律并分析了其形成原因。然后根据响应曲面法建立了5182铝合金挡风梁回弹预测模型,进而通过不同条件下的实验对比,对该预测模型进行了验证。研究结果为铝合金板料回弹的分析提供了新的思路。     

基于响应面法的挡风梁冲压回弹预测模型（英文）

以5182铝合金挡风梁成形后的回弹为研究对象,通过单向拉伸试验,获取了5182铝合金板料在不同轧制方向及应变速率条件下的真实应力-应变曲线,并将其引入数值模拟模型,研究了板料成形速度、模具间隙、摩擦系数对5182铝合金挡风梁成形回弹的影响规律并分析了其形成原因。然后根据响应曲面法建立了 5182铝合金挡风梁回弹预测模型,进而通过不同条件下的实验对比,对该预测模型进行了验证。研究结果为铝合金板料回弹的分析提供了新的思路。     

机架间距对U形件成形及回弹的影响

为了研究成形道次对U形件辊弯成形过程中应力、应变及回弹的影响,使用有限元软件ANSYS建立模型,利用ANSYS的动态显式算法,对不同机架间距下板料在辊弯成形过程中圆角处应力、应变规律进行了研究,利用其静态隐式算法分析了机架间距对U形件回弹量的影响。结果发现,板料成形过程中,随着机架间距的改变,U形件圆角处的应力、应变值及回弹量均变化不大。     

单元尺寸对回弹仿真的影响机理研究

在冲压成形仿真中,单元尺寸对回弹计算结果影响很大,但其影响机理并不清楚。文章在圆底U型件的回弹试验基础上．建立了对于应该试验的只有板料单元尺寸不同的3个仿真模型。在冲压仿真和回弹仿真后,比较了模型中板料上的同一点的应力应变曲线．以及回弹计算结果与试验结果,分析了在模具弯曲部位成形末期不同单元尺寸的板料和弯曲模具表面的接触关系。研究表明,在成形过程中,板料弯曲部位节点的应力在成形过程中已经部分释放,使回弹值减小,此种情况下,为了提高回弹预测精度,板料必须采用较小的单元尺寸;在成形末期板料受到校正力的作用,使回弹计算值进一步减小,在这种情况下,模型中应设置合理的凹凸模间隙。     

单元尺寸和积分点个数对冲压回弹模拟精度的影响

冲压回弹是板料成形数值模拟领域中最难准确预测的缺陷之一,其模拟精度受多种因素的影响,如材料本构模型、单元类型与尺寸、接触摩擦模型和有限元算法等。该文采用ABAQUS有限元软件对拉弯回弹进行数值模拟研究,重点分析了壳单元的积分点个数和接触角度对回弹预测精度与模拟时间的影响。研究结果表明,随着壳单元积分点个数的增加和单元尺寸的减小,冲压回弹的预测精度总体趋于提高趋势,但模拟时间相应地增大。当接触角度取16°时,得到的回弹预测精度与接触角度为5°时比较相近;另外,在7个积分点时,得到的回弹预测精度相当于25~51个积分点之间的范围。这与传统观点认为的,积分点应取25~51个,接触角度应小于10°不同。利用这一规律,有望在模拟时,既能得到较高的模拟精度,又可大大降低模拟时间。     

基于Dynaform的波形片成形回弹研究

以某离合器波形片为研究对象,利用Dynaform有限元软件对波形片的成形回弹进行数值模拟,分析了波形片回弹前与回弹后的应力分布,研究了模具间隙及板料厚度对波形片回弹后成形高度的影响。模拟分析表明,波形片弯曲成形的圆角处变形比较剧烈,其应力值较其他区域值更大,且回弹后应力值的减小使得板料发生回弹,而回弹使得波形片成形高度降低,从而影响离合器从动盘总成的弹性;波形片的成形高度随着模具间隙的增大而减小,而随着板料厚度的增加而增大。试验结果表明,当板料厚度分别为0.6和0.8mm时,试验值与模拟值的误差变化范围分别为5.44%~7.54%和4.52%~5.93%,模拟结果与试验结果取得较好的吻合性。     

一种二次壳单元在板料回弹控制中的应用

阐述了一种逐渐被广泛使用的回弹控制方式,并根据一种新型的二次壳单元有限元模型,充分考虑板料厚度方向应力对成形的影响,分析了汽车覆盖件的门内板B柱回弹控制过程。根据数值分析以及现场实际试验结果对比,验证了此单元模型可以比较精确的模拟出负间隙成形后回弹变化趋势。     

基于试验和有限元方法的橡皮囊液压成形回弹规律

橡皮囊液压成形中常见的缺陷包括破裂、起皱和回弹等成形缺陷,其中回弹缺陷直接影响钣金件的尺寸精度。文章针对带下陷直弯边和凸弯边钣金件进行橡皮囊液压成形试验。结果表明,随着压力的增加,回弹值减小;弯曲线取向为90°的回弹值,大于弯曲线取向为0°的回弹值;弯曲成形性能与轧制方向的选取有关。有限元模拟结果与试验结果进行对比分析表明,模拟所得回弹值与试验结果相比偏小。     

高强度双相钢DP800成形件碰撞性能仿真分析

针对双相钢板DP800,在完成U型梁冲压成形及回弹仿真分析的基础上,建立了闭口帽型梁的碰撞分析模型。采用映射的方法完成冲压成形件U型梁的厚度、应力、应变向碰撞结构件的结果传递。在考虑成形、回弹及应变率等多种因素的影响下,对帽型梁的碰撞过程进行了多工况仿真分析。研究结果表明,成形后的材料厚度变化、残余应力、加工硬化以及应变率,对碰撞过程将产生直接的影响。研究结果为提高汽车碰撞仿真分析的精度提供了参考。     

热轧厚板件冲压成形与回弹分析

考虑到热轧厚板的材料力学性能、成形方式和板材精度均与薄板存在一定差异,且常用冲压分析软件无法准确模拟厚板成形与回弹,因此,以某车型纵梁为例,采用Autoform,Dynaform以及MARC进行成形与回弹仿真分析对比,依据分析结果判定何种软件更适合热轧厚板冲压仿真分析。首先,分析厚板成形特点以及与薄板的差异性,梳理出3种软件分析厚板时的差异;其次,通过3种软件对同一纵梁外板进行模拟分析对比。为获得真实可靠的实测值,成形前在板料上利用激光绘制基圆,依据成形后基圆尺寸变化计算主次应变,并选取断面及检测点,测量回弹尺寸与厚度变化,与3种软件分析结果进行对比。结果表明:MARC的实体单元对厚度和主次应变分析最为准确;对于回弹,Dynaform计算更为准确,Autoform和MARC回弹结果均与实测值产生较大偏离。     

双直立锁边板的辊弯成形数值模拟与工艺研究

本文利用有限元软件ABAQUS对双直立锁边板的辊弯成形过程进行数值模拟,并对成形结果进行了分析,得到了成形后锁边板的等效应力分布情况,而后又对边部纵向应变、弯角处厚度、沿宽度方向横向应变等进行了深入分析,得到了锁边板成形过程中的规律,并通过将横向应变最大值与理论值对比验证了模型的有效性.最后通过正交试验研究了板厚、道次间距、下辊半径、成形速度对锁边板回弹的影响规律,结果显示板厚对锁边板回弹的敏感性较大且不易受到其他因素的干扰,其他三个因素对回弹的影响相对要小一些,为进一步对锁边板工艺参数的优化提供了依据.     

Springback behaviour in bending of ultra-high-strength steel sheets using CNC servo press

The springback behaviour of ultra-high-strength steel sheets in bending was investigated under controlled conditions using a CNC servo press. Although the ultra-high-strength steel sheets are attractive in reducing weight of cars, the amount of springback of the ultra-high-strength steel sheets in the forming is very large due to high strength. The CNC servo press has the function of accurately controlling the motion by two servo motors. The effects of the material, the finishing reduction in thickness, the forming speed and the holding time at the bottom dead centre on the amount of springback in V-shaped bending were examined. The scatter of the springback for the ultra-high-strength steel sheets was improved by using real thickness and not nominal thickness of each individual sheet in the control of the punch stroke. The amount of springback for the ultra-high-strength steel sheet in the V-shaped bending was much larger than that for the mild steel sheet, and the amount was decreased by the finishing reduction in thickness direction because of uniform stress distribution. The effects of the forming speed and the holding time at the bottom dead centre were small. The amount of springback for the steel sheets was almost proportional to the ratio of the tensile strength to the elastic modulus.     

Numerical and Experimental Investigation into Hot Forming of Ultra High Strength Steel Sheet

Hot forming of ultra high strength steel (UHSS) sheet metal grade 22MnB5 boron for channel components using water cooling is studied on a laboratory scale. After hot forming, the different microstructures such as martensite, bainite, and pearlite in formed component are produced, which are closely related with mechanical properties of formed component. The effect of forming start temperature and the contact state between blank and die on the microstructure evolution is investigated. In addition, the effect of processing parameters, such as forming start temperature and blank holder force (BHF), on the final quality of component, i.e., springback, that happens after hot forming of UHSS is investigated. It can be concluded that the forming start temperature has a significant effect on the final mechanical properties of formed components. The effect of forming start temperature on springback is examined in detail under a wide range of operating conditions. The higher the BHF and the forming start temperature, the lower is the springback after hot forming. Furthermore, thermo-mechanically coupled finite element analysis model encompassing heating of sheet blank, forming and quenching are developed for hot forming process. The stress distributions on sheet blank under different conditions during hot forming are compared to gain a fundamental understanding of the mechanism of springback. Comparisons show that numerical simulation results have good agreement with experimental results.