一种基于有限元仿真的板料成形极限预测方法

从成形极限图试验中观察得到了板料发生缩颈的2条判断准则：1．板料发生缩颈时凸模与板料接触力出现峰值；2．缩颈区域应变路径向平面应变状态发生突变，在有限元仿真软件中建立成形极限图试验的模型，对不同尺寸的试件进行仿真，根据以上2种准则可以得到在不同应变状态下的缩颈应变成形极限和应力成形极限．在二维坐标系里标出得到的极限点并连成曲线，即为用有限元仿真方法得到的板料应变成形极限图（Forming Limits Diagram-FLD）和应力成形极限图（Forming Limit Stress Diagrmn-FLSD）．通过与理论计算方法和试验方法得到的结果对比发现用该方法得到的FLD以度FLSD比理论推导出的更接近试验得到的数据．     

韧性断裂准则在板料成形中应用研究进展

对板料成形中的成形极限应力图、最大变薄率、成形极限图以及韧性断裂准则等预测成形极限的方法进行了综述和分析,提出了利用韧性断裂准则能够较好地预测塑性差的板料成形极限,而且还能考虑应变路径的变化.利用有限元方法模拟时,韧性断裂准则既可以运用到完全耦合的弹塑性损伤模型的增量方法中,也可以运用到一步有限元逆算法中.指出了为准确地预测成形极限,除了提高有限元模拟精度外,应找到一种本质地反映材料性能的准则.     

不同微观组织Ti-4Al-2V钛合金板室温成形极限

钛合金室温成形由于其加工成本低,受到了越来越多的关注.不同微观组织的钛合金成形性能差异很大.在钛合金板室温成形有限元仿真中,成形极限图是评价成形能力和判断材料失效的基础.然而,在获取材料成形极限时需要进行大量的试验,过程非常耗时和繁琐.为了降低实验成本、缩短开发周期,本文以材料失效点主应变二次导数变化的断裂准则,采用数值模拟与断裂准则相结合的方法获得不同微观组织的Ti-4Al-2V(TA17)钛合金板成形极限图.用单向拉伸、凸模胀形和圆杯拉深试验对有限元仿真进行对比验证,得到的试验结果和有限元结果相一致,表明有限元仿真得到的成形极限图的正确性.建立并对比了三种不同微观组织的TA17钛合金的成形极限,分析了微观组织对室温成形极限的影响,发现具有等轴组织的TA17钛合金成形极限最优.根据试样的断口形貌图也可以看出,等轴组织成形极限最优.为TA17钛合金板材冲压成形等后续工作奠定基础.对其他牌号钛合金在不同热处理工艺下得到的微观组织的成形性能研究有指导意义.     

应用韧性断裂准则预测盒形件拉深成形极限

目前已提出的韧性断裂准则预测板料成形极限，只在简单轴对称件中得到应用．利用作者提出的韧性断裂准则预测了铝合金板LF21，LY21(M)和钢板st17非轴对称的方盒件拉深成形极限，并与成形极限图的预测结果和实验结果进行比较．结果表明，这种方法较好地预测了盒形件拉深成形极限，为预测非轴对称件成形的断裂发生提供了一种有效的方法，也为预测复杂形状零件成形极限奠定了基础．     

基于拉深孔成形技术的杯形件拉深数值模拟

分析了拉深孔成形时的力学机理,并以杯形件为研究对象,进行拉深孔成形有限元模拟,同时分析了拉深后拉深件的危险断面处厚度减薄率和成形极限图（FLD）。分析结果表明,拉深孔排列规律、密度和孔径变化对板料的极限拉深高度有很大影响。     

薄板单向拉伸与双向拉伸应力应变关系分析

本文对金属薄板在单向拉伸和双向拉伸状态下的应力应变关系进行了理论和实验研究，给出了两种应力状态下所得ｎ值的相关性，分析了其预报成形极限的适用性，将研究材料在单向及双向拉伸试验中所获应力应变关系用于拉延成形的过程分析和极限成形参数计算，结果表明，单向拉伸时的应力应变关系用分析拉延成形过程更为符合实验结果。     

基于延性损伤和剪切损伤的铝合金成形极限预测

针对应用拉伸失稳理论和缺陷理论获取铝合金成形极限图(FLD)的局限性,提出了一种基于延性损伤和剪切损伤的铝合金成形极限的获取方法。通过在损伤过程中引入裂纹状态变量,将FLD的获取转化为计算板材在不同应变路径下断裂时对应的极限主应变。本文以5083-O铝合金为例,设计了简单的缺陷试样加载试验和缺口试样纯剪切试验,利用有限元仿真的方式获取了材料在不同应变率下失效时对应的应力三轴度和剪应力比。通过圆顶冲头涨形的数值模拟,获取了板材在不同应变路径下断裂时对应的冲头行程、极限厚度和断裂成形极限图(FFLD),并与试验结果进行对比。结果表明:数值模拟获取的板材成形极限和试验结果基本吻合。将本文获取的FFLD应用于高速动车组司机室覆盖件的冲压成形效果分析中,预测的成形工件的失效形式和断裂位置与试验结果相吻合。     

基于连续介质损伤力学预测7075铝合金热冲压成形极限图

针对应用试验方法获得的7075-T6铝合金板材热冲压成形极限图(FLD)的局限性,开展了基于连续介质损伤力学预测7075铝合金热成形FLD的方法研究。提出应用一组单轴黏塑性损伤本构方程并优化材料常数,建立了平面应力损伤本构方程,通过分析7075铝合金在不同温度时成形极限曲线(FLC)的特点,得出不同应力状态对损伤的影响,预测7075-T6铝合金板材在四组温度和三组应变率下的FLC。研究结果表明,基于单轴损伤本构方程进行数值分析得到的应力-应变曲线与试验曲线基本吻合。应用平面应力黏塑性损伤本构方程能够预测铝合金板材热冲压过程中不同温度和应变率的FLD,为铝合金板材热冲压过程提供失效判断依据。     

LS-DYNA在汽车冲压件成形过程中的应用研究

针对汽车冲压件成形的复杂性,以及在冲压生产过程中易产生的各种质量问题,应用LS-DYNA软件,以汽车冲压件后地板前角封板为研究对象,建立了有限元模型,模拟了该零件的成形过程,最终得出了成形极限图(FLD)和厚度图,成形极限图是判断和评定板料成形性能最为简单和直观的方法,厚度图反映了冲压件在成形后板料厚度的变化,通过这些图的分析,预测了板料的起皱和破裂,为模具设计和生产提供了理论依据.     

不同本构关系下基于剪切破坏准则的板料成形极限

本文应用剪切破坏准则,利用MATLAB编程软件,在Swift本构方程、修正Voce本构方程、修正Hockett本构方程模型下,基于Hill48、Gotoh、Barlat89、Mises4种屈服准则对材料AA5182、DP600与TRIP780进行成形极限理论计算.通过对比实验数据与理论结果具体分析不同本构方程与屈服准则对成形极限的影响.针对不同本构方程与屈服准则预测的结果选取适合该种材料的最佳成形极限曲线.     

铜包钢线连续挤压包覆模拟实验及机理研究

采用模拟实验装置模拟了CONFORM连续挤压包覆双金属工艺,结果表明模拟实验是可行的,并得出了具有冶金结合界面的Cu/Steel复合线材,根据实验参数,采用数值模拟的方法研究了Cu/Steel双金属连续挤压包覆的成形极限图。     

拼焊板成形过程控制参数优化设计

为解决拼焊板（TWB）成形数值模拟中的强非线性问题并消除计算噪声效应，提出了一种基于近似优化技术的最佳成形过程参数求解方法.采用响应面方法（RSM）构造每次优化迭代的目标和约束逼近曲面，逐次迭代收敛得到全局最优解.借助空间映射（SM）技术的代理模型求解响应面和相关优梯度，利用一个精细模型为下一优化迭代修正设计点.选取拉延筋成形阻力和压边力控制参数为设计变量，选取成形极限图（FLD）标准为约束条件，建立最小化焊缝偏移量为目标函数的优化模型.优化计算结果表明，该方法能有效求解拼焊板成形过程参数，使焊缝有害偏移量减少75%以上.     

应变速率敏感性对板料成形失稳的影响

建立在线性扰动分析基础上的解析式用来预测应变速度敏感性材料的极限应变,数学模型的预测与实验结果相符。在准稳态变形的最后阶段,极限等效应变受到应变速率比的影响,而不是应变路径的影响。     

Prediction and Control of both Wrinkle Limit and Fracture Limit on Cylindrical Cup Deep-drawing (Ⅱ)

The prediction and control criterion of both the wrinkle limit and fracture limit on the cylindrical cup deep-drawing are given, and the prediction and control diagram of both the wrinkle limit and fracture limit are also given. The results show that it is suitable for no-flange cylindrical cup deep-drawing, narrow-flange cylindrical cup deep-drawing, wide-flange cylindrical cup deep-drawing/expanding compound forming and rigid punch expanding forming.     

圆锥形零件的冲压成形极限

圆锥形零件的冲压成形极限由破裂极限和起皱极限两部分组成。经实验研究，给出了破裂极限和起皱极限的确定方法，以及成形极限的表示方法，并分析了主要参数对成形极限的影响。