截面线展开法在一步成形中的应用

在研究了现有的几种一步成形模拟初始场预示算法的主要优缺点的基础上,提出了一种改进的基于几何展开的初始场预示算法———截面线展开法,并编制了计算程序。该算法既具有基于几何展开方法的优点,又克服了"几何映射法"必须寻找对称线的困难,使得一步成形模拟方法更具有实用性。花盒件的实际模拟结果与实验数据的对比表明:通过一步模拟方法所得到的初始毛坯形状与由实验得到的毛坯形状比较吻合,验证了本文所研究的截面线展开算法的有效性。     

用大变形壳元数值模拟薄钣的深冲成形

开发了大变形弹塑性壳单元有限元程序．为了改进增量计算的收敛性,程序中采用Ｃ１连续的几何非线性──材料非线性三角形浅壳单元．为了有效计算广泛存在于薄板成形过程中的接触问题,提出了混合半道解法有限元解法计算接触问题．并给出了若干计算结果,验证了计算方法的有效性．     

初始展开面积对一步成形模拟收敛效率的影响

通过典型件方盒，针对一步模拟法初始场预示的截面线展开法和反向变形法，研究了板成形冲压件表面积与初始展开面积之比对收敛性和收敛速度的影响，得出了适当调整该面积比，可以提高收敛速度的结论，并通过某轿车翼子板的一步成形模拟验证了该结论，为进一步提高一步成形模拟的计算效率提供了一个简便而有效的方法．     

基于增量控制的型材拉弯轨迹设计及有限元仿真

根据型材拉弯设备结构和成形工况,将夹钳加载量等效为拉伸缸沿转臂的拉伸量和转臂的转角,并提出了一种基于增量控制的型材拉弯轨迹设计方法。通过沿轴线方向将型材目标形状划分成多个成形段,并求解出每个成形段对应的拉伸增量和转角增量,实现型材拉弯成形中加载量的独立分配与控制。以轨道车辆车顶乙形不锈钢弯梁作为研究对象,建立了一种基于连接器单元的型材拉弯有限元模型,并将计算得到的加载增量应用于工件成形效果仿真中,实现了拉弯轨迹的参数化调控。根据仿真结果中工件的形状误差与表面翘曲量分析了拉弯缺陷的成因,并对拉弯轨迹进行了针对性的修正,提升了工件成形效果。采用修正后的拉弯轨迹进行工件成形试验,仿真结果与试验结果相吻合。     

板料多点与渐进复合成形方法及数值模拟

提出了多点成形与渐进成形技术相结合的板料复合成形新方法,说明了两种复合成形方式的成形原理和成形过程。建立了复合成形分析的有限元模型,对球面件的复合成形过程进行数值模拟,分析了复合成形过程产生的压痕问题及其抑制方法。结果表明,采用弹性垫技术可以有效抑制复合成形过程产生的压痕缺陷,使成形件表面光滑;球面件上等效应力和厚度的变化过程及分布规律表明,随着增量步的加大,板料接触点处的等效应力随之增加,板料的厚度逐渐减薄。复合成形实验显示,数值模拟结果与实验结果基本吻合。     

空间8节点等参单元计算Drucker-Prager理想塑性材料

Drucker-Prager模型广泛应用于混凝土，岩石等材料，采用空间8节点等参单元对其进行增量迭代计算，每增量步内Newton-Raphson法迭代2次，4阶高斯积分，算例结果与理论解吻合很好。     

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.     

板材多点成形隐式算法数值模拟专用软件及关键技术

板材大多点成形过程中的受力状态、接触边界以及速度边界条件等与传统的冲压成形有很大的不同,起皱、回弹等现象都有新的特点,而且产生了压痕等新的成形缺陷,商业软件的计算结果不理想。为对多点成形进行准确数值模拟,开发了板材多点成形数值模拟专用软件。采用基于ＵＬ隐式格式的弹塑性大变形有限元方法,解决了隐式算法迭代收敛以及回计算等问题,提出了处理多点不连续接触边界的接触单元技术与径向返回方法以及计算弹塑性应力     

有限单元法在板的大变形和受热过屈曲计算中的应用

本文试图用有限单元法计算薄壁结构的大变形、受热失稳和过屈曲等问题。从力学方面较详细推导了线性化的增量平衡方程和几何刚度矩阵,并用增量法对板受法向载荷和受热载荷进行了大变形和过屈曲计算;在数学计算方法上采用直接法和迭代法。文中对条形板大变形、方板的失稳特征值和过屈曲进行了计算,其结果与解析解进行了比较。两者比较符合。     

基于双展开平面映射法的板料成形多步快速模拟

初始解的确定是板料冲压成形有限元快速分析中的一个重要环节,初始解的好坏严重影响分析计算的速度以及求解的收敛性。文章在总结前人研究成果的基础上提出一种新的网格映射方法——"双展开平面映射法"快速获得中间构型初始解。在此基础上,将上述方法用于板料成形的多步快速模拟,试算表明所提方法正确、有效,为板料成形多步快速模拟中的中间构型准确建立奠定了重要基础。     

基于全量理论的一步成形正算法

在一步成形逆算法的基础上,提出了一步成形正算法来模拟金属板料冲压成形过程。先利用映射关系和面积坐标,得到一步成形正算法的空间初始解。再采用Newton-Raphson方法,基于全量理论在空间坐标系下进行迭代求解。迭代过程中使用接触搜索方法保证节点不会脱离零件工艺面。正算法的求解过程更加符合零件的成形过程,既保持了一步成形逆算法高效率的优势,又提高了算法的模拟精度。利用方盒件拉伸实验验证了本文算法的有效性。     

Method of closed loop springback compensation for incremental sheet forming process

The closed loop control model was built up for compensating the springback and enhancing the work piece precision. A coupled closed loop algorithm and a finite element method were developed to simulate and correct the springback of incremental sheet forming. A three-dimensional finite element model was established for simulation of springback in incremental sheet forming process. The closed loop algorithm of trajectory profile for the incremental sheet forming based on the wavelet transform combined with fast Fourier transform was constructed. The profile of processing tool path of shallow dishing with spherical surface was designed on the basis of the profile correction algorithm. The result shows that the algorithm can predict an ideal profile of processing track, and the springback error of incremental sheet forming is eliminated effectively. It has good convergence efficiency, and can improve the workpiece dimensional accuracy greatly.     

基于知识工程及面向制造设计的车身部件设计方法和技术

以车身侧围的智能化设计以及可制造性分析的集成技术为研究对象,阐述了在车身概念设计阶段实施并行工程的重要意义。结合基于知识工程(KBE)技术的车身侧围设计软件和基于面向制造设计(DFM)技术的一步逆成形性冲压分析软件的集成应用,论述了具有专家经验的智能化车身设计软件和一步逆成形冲压分析CAE软件的系统开发与集成的工作流程及其所运用到的相关关键技术。仿真结果表明,该方法极大地提高了车身设计的效率和品质。     

刚塑性有限元法中的罚因子的选取

刚塑性有限元方法增量步长大,计算效率高,在金属塑性加工领域已得到越来越广泛的应用。罚函数法是刚塑性有限元中处理体积不变条件的常用方法。研究了罚函数法中罚因子对刚塑笥有限元法计算精度和计算效率的影响,得出在几种典型应力－应变模式下理想罚因子的选取方法,从布有助于更好的运用刚塑性有限元法模拟金属塑性加工过程。     

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.     

多点成形回弹补偿算法及其验证

采用理论分析、数值模拟与成形试验相结合的方法,研究了板材多点成形回弹补偿和修正方法。基于弹性幂强化材料模型推导了回弹前曲率的计算公式,结合三次B样条拟合建立了修正回弹的模具型面补偿方法。根据计算得到的模具型面信息对成形过程进行了数值模拟及试验验证,结果表明:本文方法可以有效地控制单曲率曲面多点成形过程中回弹引起的形状误差。     

金属塑性成形的过程模拟及其实现算法的研究

金属塑性成形的数值模拟可以分析得到任一时刻金属的变形状态，其结果一般是静态的，而过程模拟技术可以实现塑性成形整个过程的模拟与可视化，使得成形过程中金属毛坯的流动情况、应力场及其它数据场全程动态可视，本文以齿轮的精锻过程为例对金属塑性成形的过程模拟技术进行了研究，探讨了实现金属塑性成形过程模拟的一些关键技术问题，并给出了实现该技术的具体算法。     

Application of ceramic film as means of lubrication for forming of Ti sheet in a highly localized deformation process

Incremental forming is a novel die-less sheet forming process. There is a need for special means to retain lubricant at the tool/sheet interface during forming. To fulfillthe stated aim, a porous ceramic film was developed on pure Ti substrate, and it was done through an electrochemical depsition process known as plasma electrolytic oxidation. The film with preferred pore size could be realized after several attempts by varying the processing parameters. In order to characterize the film, a variety of tests including rnicrostructure, film-substrate bond strength and tribological properties tests were conducted. On-job performance of the film was also examined by forming Ti components employing a range of forming conditions. It was found that the proposed method of lubrication was effective, and the plasma eletrolytic oxidation process can be employed to fabricate films on pure Ti sheet to provide means of lubrication during incremental forming.