高强钢冲压过程凹模圆角摩擦功数值分析

通过建立高强钢钢板弯曲的静态隐式仿真模型,对凹模圆角区摩擦功数值进行分析,获得关键参数与摩擦功的对应关系,研究结果表明:在凹模待成形材料流入处位置的摩擦功最大,随着凹模圆角角度增加,摩擦功呈减小趋势,在凹模圆角中部附近,摩擦功出现了较小峰值,随后在凹模圆角出口之前降为零,随着凹模相对圆角半径减小、冲压速度增加、材料强度增加,摩擦功会增大,压边力对摩擦功没有影响。     

凸凹模圆角半径对拼焊板盒形件成形性能的影响研究

利用有限元软件Dynaform对钢-铝拼焊板盒形件的拉深过程进行了模拟。分析了不同的凸、凹模圆角半径对拼焊板成形深度及焊缝偏移量的影响规律。结果表明,改变凸、凹模圆角参数会导致板料流入凹模速度的改变,从而影响板料成形阻力。选用较大的凸、凹模圆角半径可以提高拉深极限,减少凸缘处焊缝偏移,但它会造成盒形件底部焊缝偏移量的增加。因此,选择适当的凸、凹模圆角半径可以有效地避免焊缝移动、拉裂等成形缺陷。     

锥鼓形冷镦成形球头的工艺参数优化

针对球头销类零件球头冷锻成形过程中的镦粗失稳极限问题,基于金属塑性变形理论,分析了球头冷镦过程中的受力状态,根据受力分析提出采用锥鼓形冷镦成形工艺。通过Deform-3D进行有限元数值模拟,引入4因素3水平正交试验,考察锥形角度、凹模入口处圆角、摩擦因子、冲压速度对球头成形质量的影响,以模具承受成形载荷最小为目标获得最优的工艺参数组合,即锥形角度为15°、凹模入口处圆角为R4 mm、摩擦因子为0.10、冲压速度为2 mm·s~(-1)时模具成形载荷最小。研究结果表明:在多因素交互影响下,摩擦因子对成形载荷的影响最大,其次为冲压速度和锥形角度,凹模入口处圆角的影响最小。     

拉胀工艺参数对半球形件成形极限的影响研究

为了提高半球形件拉胀成形的成形极限,研究了拉胀工艺参数压边力、摩擦系数、冲压速度以及凹模圆角对拉胀成形极限的影响规律。通过数值模拟分析与正交实验设计相结合的研究发现:影响成形极限最大的因素是压边力,其次是凹模圆角和摩擦系数,而冲压速度对成形极限的影响程度相对较弱;成形极限高度随着压边力、摩擦系数以及冲压速度的增加而降低,而随着凹模圆角的增大而增大。综合分析,为了提高半球形件拉胀成形极限,最合适的压边力为20 k N,凹模圆角为12 mm,摩擦系数为0.125,冲压速度为2000 mm·s-1。最后通过工艺实验表明,试验结果与模拟结果相一致,大大提高了半球形件的拉胀成形极限。     

基于正交试验的S梁冲压成形分析

板材在冲压成形过程中,复杂结构零件会产生很多缺陷,如起皱,拉裂及卸载后工件的回弹,严重影响了冲压件的成形精度。采用数值模拟与正交试验相结合的优化分析方法,研究了S梁覆盖件冲压成形工艺的优化。依据正交试验方案,以凹模圆角半径、冲压速度、摩擦系数、压边力为研究因子,最大减薄率、最大增厚率为评价指标,采用有限元软件Dynaform进行冲压成形模拟。最终得到了最优的凹模圆角半径、冲压速度、摩擦系数、压边力等工艺参数组合。     

平底简形件板材液压成形的数值模拟

针对传统板材冲压成形中存在的成形极限低、模具凹模复杂及零件表面品质差等缺点,发展了板料液压成形技术。通过数值模拟方法,采用钣金成形专用分析软件JSTMPA／NV对5754铝合金平底筒形件的板料液压成形过程进行了研究,以最终成形零件的壁厚分布为评定标准,对成形过程中零件可能出现的缺陷进行预测和分析,研究工艺参数包括充液室压力、凸凹模单边间隙和凹模圆角半径对零件成形性的影响,并对工艺参数进行了优化。研究表明：采用20MPa的液室压力、1．1mm的凸凹模单边间隙和5mm的凹模圆角半径时,获得的铝合金平底筒形件的     

抛物面形件拉深成形有限元分析与正交优化

分析了影响抛物面形件成形性能的主要因素:压边力、板厚、冲压速度、摩擦系数以及凹模圆角半径。借助Dynaform软件对抛物面形件拉深成形进行了单因素分析,得到了合理的压边力、板厚、摩擦系数和凹模圆角半径取值范围。采用正交实验方法进行了多因素的正交优化分析,得到了最优的参数组合。     

800MPa级DP钢冲压成形及裂纹扩展机理

通过冲压弯曲试验研究800MPa级DP钢的极限拉伸,采用扫描电子显微镜观察分析钢板的微观组织及动态拉伸过程,探讨其微观组织与其稳机理的关系。结果表明,DP800钢断口为剪切型断裂。凸模圆角半径较小时,拉深弯曲断裂是由于折弯角过小而在凸模圆角处折弯断裂;凸模圆角半径较大时,冲压弯曲断裂由于受到板料延伸率的限制,在材料流动受限的凹模圆角附近断裂。DP800的断口均分布着大量韧窝的韧性断裂,其裂纹扩展机理是微裂纹,主要产生于铁素体或马氏体/铁素体相界面,主裂纹沿两相界面或贯穿铁素体而继续扩展。     

模具温度对铝合金板拉深性能的影响

借助商用有限元仿真软件ABAQUS,采用热力耦合有限元法对汽车用铝合金板5083-O的圆筒件温拉深过程进行数值模拟.在此基础上,利用试验设计方法,分析初始温度布置对拉深能力的影响,并给出拉深件破裂失效形式.研究结果表明,凸模底部和凹模法兰的温度决定着铝合金板拉深能力,在凹模法兰处于较高温度250℃而凸模底部处于室温的拉深模式中,临界凸模行程最大;而拉深件的破裂失效即可能出现在凸模圆角区附近,也可能出现在凹模圆角区附近.可见,差温拉深中温度布置对发挥板料成形能力十分重要.     

基于ABAQUS的铜钢复合板弯片冲压模拟与模具设计

某铜钢复合板弯片由于弯曲半径小,在冲压成形中易出现开裂和褶皱问题。本文采用ABAQUS三维有限元软件模拟了复合弯片热成形,分析了模具圆角、拉深模具间隙对复合弯片的成形应力及厚度的影响,确定了模具参数,并进行了弯片成形试验。结果表明:增大凹模圆角可以降低复合成形应力及厚度变化;在拉深间隙1 mm时可以得到较低的成形应力及厚度减薄;模拟的复合弯片成形厚度变化与试验成形的弯片厚度变化基本一致。     

扭转载荷作用下熔接涂层与基体结合界面处应力特性仿真研究

目的通过有限元仿真获得熔接涂层与基体结合界面处的应力分布特性,得到熔接涂层与基体的力学性能匹配性。方法应用ABAQUS有限元软件,将模型沿轴向和径向剖切,讨论不同扭矩载荷下镍基合金涂层和基体轴结合界面的应力分布规律,分析涂层厚度对结合界面处应力的影响。结果从模型剖切后采样结点的应力变化曲线看,基体和涂层的内部应力变化均匀,在基体和涂层结合处应力存在突变,涂层上的应力大于基体上的应力。涂层厚度从0.5 mm增大到1.0 mm时最大应力减小量约为18 MPa,从1.0 mm增大到2.5 mm时最大应力的减小量约为1 MPa,涂层厚度大于1.0 mm后最大应力减小量变化不明显。结合面两侧涂层和基体应力差值的最大值Δσ_(max)随着涂层厚度的增大有所减小,在涂层厚度小于1.0 mm时,变化较为明显。结合面底面处的应力突变随涂层厚度的增加而略有减小。结论在涂层和基体结合界面处存在应力突变,最大应力出现在涂层外表面的中心位置,增大涂层厚度可以减小应力突变,在涂层厚度较小时效果明显。     

织构化冲压模具的应力数值模拟分析

目的 研究不同形状织构化模具在冲压后的应力大小和分布情况,从织构化模具应力集中角度,为改善模具寿命提供理论指导。方法 利用SolidWorks建立冲压模具三维模型,并且在模具的凹模圆角区域设置三角形、圆形以及二者复合图形,来模拟模具表面的三角形微织构、圆形微织构和复合织构。利用HyperMesh进行网格划分,并在ABAQUS中对冲压过程进行仿真分析,研究表面微织构对冲压模具凹模应力的影响。结果 加工织构的模具,在织构周围出现了应力集中,应力集中主要存在于模具表层很小的范围内,没有延伸至深处。当摩擦系数为0.1时,三角形和圆形复合织构化模具最大应力为1520 MPa,相对于单一的三角形织构化模具,最大应力减小了3.5%,相对于圆形织构化模具,最大应力增加了13.6%。随着摩擦系数的增加,织构化模具在织构处的最大应力均表现出减小的趋势,而单一的三角形和圆形织构化模具在摩擦系数较大时,板料会发生断裂。织构化模具最大应力数值由大到小依次为：三角形织构化模具>三角形和圆形复合织构化模具>圆形织构化模具。结论 表面织构化会造成模具在织构处的应力集中,而且不同形状的织构产生应力集中的程度不同。因此,考虑从改善摩擦学性能的角度提高冲压成形件的成形质量时,需要兼顾考虑模具因表面微织构而产生应力集中,影响其寿命的问题。     

金属薄板冲压成形的有限元模拟研究

利用Visual Basic设计冲压成形的用户界面,结合ABAQUS建立模型并进行有限元模拟分析,获得了冲压成形仿真模拟效果,以及成形过程中的应力、应变、厚度等状态的变化。着重分析了金属薄板与凹模接触面的摩擦系数对冲压成形的影响。结果表明,接触面摩擦系数不宜过高,也不宜过低,取值适中时,既能保证金属薄板得到充分变形,又可避免产生起皱、拉裂、回弹等现象。为金属薄板的冲压成形工艺设计提供了理论参考,从而大量减少实验方案数量、降低成本、提高生产效率。     

等离子喷涂双层热障涂层沉积过程的数值模拟

运用ANSYS1O.O有限元分析软件对等离子喷涂典型双层热障涂层沉积过程的温度和应力变化过程进行了数值模拟.结果表明,喷涂过程中,基体背面温度呈台阶状上升,涂层颗粒的温度大幅度周期波动,涂层颗粒的应力随之大幅度周期波动;喷涂结束后,涂层内的残余应力趋于稳定,x方向的最大拉应力存在于陶瓷层与粘结层结合面的边缘;最大y方向拉应力和层间应力都存在于陶瓷层和粘结层的结合面上.涂层的结合面边缘是应力集中部位,结合面的中部应力分布均匀.陶瓷层表面x方向的最大拉应力为423.7MPa.

Abstract：

Nmnerical simulation was performed by finite element analysis (FEA) to investigate the temperature and stress in a typical duplex thermal barrier coating. During the spraying process, the temperature of the back surface of substrate increases step by step, both the temperature and the stress of the coating fluctuate periodically within a wide range. After the deposition, the specimen was cooled to the room temperature slowly. The stresses become constant values, and the maximum radial tensile stress exists at the interface between the ceramic layer and the bonding layer, and the maximum axial and shear stresses exist at the interface, where is the concentrated stress area. The stresses of the middle interfaces are uniform. The maximum tensile stress on the ceramic layer surface is 423.7 MPa.     

等离子喷涂热障涂层逐道沉积累积应力的模拟

运用ANSYS12. 0 软件,对等离子喷涂热障涂层逐道沉积过程中的累积应力进行了有限元模拟。结果表明,涂层制备过程中,已喷涂层的温度随喷枪移动呈周期性大幅波动,这种快速热冲击使得涂层中产生了相应的应力波动。涂层喷涂结束并冷却至室温后,边缘存在应力集中,陶瓷层与粘结层的界面边缘处最大切向拉应力为122 MPa。涂层各界面中部应力值呈波浪状周期性浮动,X 方向应力是主要的应力形式。     

车辆A柱加强板热冲压工艺的NSGA-Ⅱ多目标优化

为了提高车辆A柱加强板的热冲压质量,提出了响应面法与NSGA-Ⅱ算法相结合的工艺多目标优化方法。以最小化冲压件的最大减薄率和最大增厚率为优化目标,选择板料初始温度、摩擦系数、上下模压料力等作为优化参数,使用Box-Behnken方法设计了4因素3水平实验,依据Autoform有限元软件得到了实验仿真结果。基于二阶响应面法,拟合质量参数-工艺参数之间的非线性关系,经决定系数法检验,响应面法的拟合精度较高。通过基因编码将优化问题转化为寻优问题,使用NSGA-Ⅱ算法搜索到多目标优化的Pareto前沿解。选择Pareto解集中的一个优化方案:初始温度为947.25℃、摩擦系数为0.429、上模压料力为3.06 MPa、下模压料力为1.05 MPa。经仿真和实验验证,优化后冲压件的最大减薄率均值减小了6.79%,最大增厚率均值减小了8.47%,说明优化后冲压件质量明显提高。另外,优化后冲压件的标准差略有下降,说明优化后冲压件质量的一致性略有提高。     

热障涂层的三维界面形貌与热应力关系

使用等离子喷涂方法制备出双层热障涂层(粘结层为Ni-Cr-Al-Y,陶瓷层为ZrO2).使用ABAQUS有限元分析软件,采用间接耦合分析的方法,模拟计算了喷涂过程中陶瓷层/粘结层间三维结构椭圆界面的应力场分布,得出了粘结层表面三维椭球形貌单元位置和尺寸与热应力分布之间的关系.模拟结果表明,涂层制备后,椭球形貌单元位置和...     

大型压力容器封头冲压成形模具易损分析

传统大型压力容器封头模具在冲压成形过程中易出现磨损失效,降低了封头产品质量和模具使用寿命,严重影响生产效率。利用ABAQUS软件建立了与大型压力容器封头实际冲压成形模具一致的有限元模型,通过进行有限元模拟分析及相关冲压成形实验,对封头模具易磨损的主要因素进行对比分析,并对传统大型压力容器封头模具的材料硬度值、摩擦系数、凸模和凹模间隙进行合理改进。结果表明,选择模具材料硬度值在75~85 HRC之间、摩擦系数在0.06~0.12之间、凸模和凹模间隙在1.1~1.3 mm之间时的模具磨损量最小。     

微裂纹缺陷对CVD金刚石涂层微刀具损伤失效的影响研究

目的 研究微裂纹缺陷在CVD金刚石涂层中的扩展规律,揭示CVD金刚石涂层微刀具的涂层脱落机理.方法 基于ABAQUS开展预置涂层内部竖直微裂纹和涂层基底界面水平微裂纹的CVD金刚石涂层单向拉伸有限元仿真,分析单裂纹和多裂纹扩展过程中裂纹尖端的应力分布和应力强度因子变化规律.开展CVD金刚石涂层刀具微铣削Ti6Al4V实验,分析刀具的磨损形态和刀尖的断面形貌,验证仿真结果.结果 涂层内部竖直微裂纹扩展到涂层基底界面时,裂纹尖端的应力强度因子小于硬质合金的断裂韧性537.6 MPa·mm1/2,大于金刚石的断裂韧性289.7 MPa·mm1/2,裂纹在界面发生偏转.涂层和基底界面间的水平微裂纹在扩展过程中裂纹尖端的应力强度因子小于金刚石和硬质合金的断裂韧性,裂纹沿着界面逐步扩展.CVD金刚石涂层刀具微铣削Ti6Al4V后表现出涂层脱落、刀尖破损和崩刃的损伤特征,其断面表现出穿晶断裂、沿晶断裂和微裂纹的形貌特征.结论 涂层脱落损伤主要源于涂层内部竖直裂纹扩展诱导的涂层断裂和界面裂纹扩展引起的粘接层脱落.涂层内部竖直裂纹的竞争作用会抑制涂层断裂,粘接层水平裂纹间的耦合作用会加速涂层脱粘.     

不同厚度TiN和TiAlN涂层残留应力分析

TiN和TiAlN涂层常应用于精冲模,采用XRD技术分析了不同厚度TiN和TiAlN涂层的相变化,并采用Sin2ψ法测量了TiN涂层和基体以及TiAlN基体的残留应力,应用显微硬度计测量了涂层的显微硬度。结果表明:TiN涂层(111)和(222)晶面存在明显择优取向,涂层残留应力分布在-2 347～-1 920MPa,基体残留应力分布在-154.9～-69.21 MPa,均随厚度增加而减小;TiAlN涂层主要相成分为Ti3Al3N2,且(107)晶面存在择优取向,基体残留应力分布在-123.7～469.5 MPa,主要呈拉应力状态,且随厚度增加而增大,对模具寿命有较大影响;TiN和TiAlN涂层显微硬度随厚度增加而增大。