板料固体颗粒介质成形新工艺及其数值模拟

在板料成形技术中,板料软模成形是板料成形工艺中发展最快的工艺。但传统的板料软模成形工艺存在着许多缺点。为此,提出了既能克服现有软模成形工艺的缺点,又汲取各自优点的新的软模成形工艺——板料固体颗粒介质成形新工艺。板料固体颗粒介质成形新工艺是采用固体颗粒介质代替刚性凸模(或弹性体、液体)的作用对板料进行软模成形的先进工艺。该工艺具有模具结构简单,零件表面质量好,能够有效提高板材成形极限,节省多套模具和设备等优点。应用本工艺成功试制出深曲面类典型零件。通过将固体颗粒介质作为连续体介质处理,建立了子午面为抛物线形件的有限元模型。模拟和实测结果对比表明,应用连续体材料模型的模拟结果和实测结果较为接近。     

管材固体颗粒介质成形新工艺

传统的软模成形技术促进了管材成形技术的发展,但也存在许多不足。针对传统软模成形的缺点提出管材固体颗粒介质成形新工艺(Solid granules medium forming technology, SGMF)。该新工艺既可解决流体介质、粘性介质的密封难题,又具有内压非均匀分布,便于控制工件成形,提高材料成形极限的优点,为材料的制备和加工提供了新的方法和手段。针对固体颗粒介质传压特点,提出线性载荷模型和余弦载荷模型。采用塑性理论对非均匀内压作用下的管材成形过程中,自由变形区塑性变形进行研究,建立在非均匀内压作用下的管材成形塑性理论,得到自由变形区应力、应变、厚度计算公式,并通过试验进行实际验证。     

7075铝板弹性模量退化行为研究及回弹预测

金属板材的弹性模量随塑性变形发生衰退,这一现象对板材成形中的回弹预测影响巨大。为研究7075高强铝板的弹性模量衰退规律,采用传统的循环加载试验进行弹性模量测试,同时借助DIC应变测量系统设计弯曲卸载试验进行测试。试验结果表明：弹性模量随塑性变形发生明显退化且衰退规律受材料变形所处的应力状态影响。将两种试验所得衰退规律用于C形梁成形过程中的有限元回弹仿真,仿真与试验的对比结果表明：弯曲卸载试验所得弹性模量衰退规律对C形梁回弹分析的结果明显优于循环加载试验所得规律的结果,四个回弹角的预测精度分别提高了42%、7%、40%和200%。     

有限长薄壁管破裂极限分析

针对非均匀分布内压下的有限长管坯成形极限进行研究。在非均匀内压的增加为比例加载假设条件下,运用Swift分散性失稳理论,建立了有限长薄壁管在非均匀内压变形模式下的破裂失稳极限判据,证明了无限长薄壁管变形模式仅为有限长薄壁管变形模式在长径比为无穷大时的一种特例,由此得出的结论对薄壁管胀形工艺具有重要的理论意义和工程应用价值。     

基于有限元的轴类件浮动模局部成形新工艺

轴类件局部成形是节材、高效的精密塑性成形新工艺。在细长杆形坯料的局部成形工艺技术中,顶镦工艺应用最为广泛。当锻件变形长径比ψ>2.5时,通过一次顶镦工步完成将产生折叠,需要多次顶镦工步完成工件的成形。基于此,文章提出采用将自由镦粗、挤压、闭式模锻工艺相结合的轴类件局部成形新工艺——浮动模局部成形工艺,可避免细长杆局部镦粗工艺中的弯曲折叠,并减少成形件表面的拉应力。采用浮动模局部成形工艺可实现细长杆坯料变形长径比ψ>4的一次成形,解决了现有工艺中的一系列难题,为细长杆坯料局部精密成形提供了新的途径。     

固体颗粒介质的管材成形新工艺试验研究

介绍了一种新的成形技术,即固体颗粒介质的管材成形新工艺,并通过试验对该工艺的工艺过程、成形特点进行了论述。试验结果表明,该新成形技术与传统其他常规工艺相比,具有模具成本低、零件尺寸精度高、表面质量好的特点。该工艺的提出为解决复杂形状、高强度、低塑性、难变形管材精密成形提供了一条有效途径。     

底盘构件多轴随机载荷下高周疲劳准则研究

为探明汽车底盘构件在随机载荷下多轴高周疲劳准则的应用方法与寿命预测规律,以某品牌B级轿车为研究对象,通过采集试验场强化路轮心六分力信号,建立了整车多体动力学模型,应用虚拟迭代法获取转向节与其他零件连接点的载荷时间历程;建立转向节有限元模型,通过模态仿真与试验验证了有限元模型的准确性;提取了von Mises应力下寿命值最小节点的应力分量时间历程;研究了8种高周疲劳准则所基于的3种类型临界平面的计算方法,通过多轴循环计数提取临界面上正应力幅与剪应力幅,并计算不同准则对应的等效应力幅,总结幅值分布与寿命预测规律。研究结果表明,在幅值分布与寿命预测方面,Zhang-Yao准则的等效剪应力幅值整体偏大,预测寿命为1.09×105周次,较其他准则偏于保守;McDiarmid准则的大应力幅仅占3.4%,预测寿命为1.25×106周次,明显大于其他准则的预测寿命值,而改进的McDiarmid准则预测寿命值明显减小。在计算成本方面,von Mises准则无需提取临界面与多轴循环计数,应用最为便捷;Findley准则提取临界面过程需要计算所有平面的正应力与剪应力数据,故计算成本最高。     

AA5083管件颗粒介质非均匀内压温热胀形工艺性能解析

基于管件热单向拉伸试验、颗粒介质传压性能试验和外摩擦因数试验,分析了采用温热颗粒介质压力成形工艺时,在非均匀内压下AA5083管材自由胀形区的受力情况,探讨了颗粒介质与管件内壁摩擦作用对管件胀形区壁厚分布和胀形极限的影响。理论分析和工艺试验表明,温热颗粒介质压力成形工艺中颗粒介质与管坯之间存在的有益摩擦有效抑制了管件减薄,提高了管件胀形极限。     

转向节疲劳性能与减振器阻尼关系研究

为探明减振器阻尼系数对转向节疲劳寿命的影响规律，以某紧凑型SUV为研究对象，通过对转向节模态分析与测试，建立其柔性体模型与疲劳仿真分析模型；以实车参数建立了整车刚柔耦合多体动力学模型，并以试验场强化路实车采集的轮心六分力和转向节监测点应变信号为基础，应用虚拟迭代法仿真获取了转向节载荷时间历程(模态位移)；应用模态应力恢复法运算分析了减振器在不同阻尼系数条件下转向节的疲劳寿命，探讨了二者的相互关系。研究表明，在兼顾整车舒适性与安全性的阻尼系数范围内，随减振器阻尼系数增大，转向节疲劳寿命先增后减，即影响其疲劳寿命的主要区域损伤面积先减后增，而影响转向节疲劳寿命的次要区域损伤面积始终随着减振器阻尼系数的增大而增大。