中小型轴类零件旋转弯曲矫直工艺数值模拟研究

直线度是轴类零件重要的质量参数之一,矫直是轴生产过程中的一道必要工序。针对现有矫直工艺的局限性,提出中小型轴类零件旋转弯曲矫直工艺。基于通用有限元软件LS-DYNA,使用Y-U强化模型对工艺过程进行了数值模拟研究,揭示其矫直机理,探究各因素对矫直效果的影响。研究结果表明,矫直过程中材料任意质点应力均经历多次的正负交替变化,在逐渐卸载过程中使轴向任意微段的曲率逐渐趋近于零,实现其矫直。残余挠度随着弯曲量的增加而降低,当弹区比达到0.2时,残余挠度达到了最小。随着旋转速度的增加,残余挠度先减小再增大,当旋转速度与弯曲量的比值为125r/rad时,矫直效果较好。长径比、初始挠度(大小及挠曲形式)以及初始残余应力对矫直效果影响较小,采用相同的工艺参数均取得了良好的矫直效果。数值模拟结果验证了工艺的可行性,无需经过复杂的初始挠度测量,光轴和阶梯轴矫直后残余挠度均在0.1mm以内。     

车用千斤顶上支成形有限元分析及工艺优化

目的 解决千斤顶上支外缘不规则曲面混合翻边成形过程中容易出现的破裂等缺陷问题。方法 基于Dynaform软件对千斤顶上支进行冲压仿真模拟,分析凸凹模圆角半径、凸凹模间隙、压边力对千斤顶上支成形的影响规律,并结合成形极限图、厚度变化云图等,采用控制变量法、正交实验对其工艺和参数进行优化。结果 经有限元分析和正交优化的千斤顶外缘曲面翻边工艺如下:凸模圆角为过渡圆角结构,其齿顶大圆角和边缘小圆角半径分别为3.5 mm和0.7 mm,凹模圆角半径为3.5 mm,凸凹模间隙为2.8 mm,压边力为50 000 N。结论 采用最佳工艺方案可生产出合格制件,实际成形件的减薄情况与模拟结果基本一致,所得成形工艺参数对制件的影响规律可为研究不规则曲面混合翻边成形提供一定的参考。     

金属薄板厚向异性系数R值的确定方法及其在后继屈服中的演化

冷轧金属薄板的厚向异性系数R值通常被当做常数用于确定本构模型的各向异性参数，为了提高各向异性本构模型的预测精度，必须考虑R值的演化。以低碳钢材料为研究对象，对比分析了现有三种R值求解方法的使用条件及其局限性。在此基础上，提出了一种变R值的逆向求解方法，并给出了在二次函数和指数函数条件下的解析模型。揭示了不同方法计算的R值的显著差异是由塑性应变曲线斜率的计算误差引起的。考虑金属薄板的面内各向异性，基于塑性功等效原理，给出了DC04R值随塑性功和方位角的演化。结果表明，对于低碳钢材料，随着单向拉伸塑性应变的增加，R值的演化规律的总趋势是下降的。此外，该R值逆向确定方法不仅具有较高的求解精度，且表达形式简单，更便于考虑后继屈服各向异性演化的本构模型的二次开发和应用。     

18CrNiMo7-6合金钢Zerilli-Armstrong本构模型的建立及修正

采用Gleeble-3500热模拟试验机在应变速率为0.001～1s^-1、变形温度为700～1000℃的条件下,对18CrNiMo7-6合金钢实施等温压缩试验,获得18CrNiMo7-6合金钢在不同条件下的真实应力-真实应变曲线,分析其热变形行为。构建了18CrNiMo7-6合金钢的Zerilli-Armstrong (Z-A)本构模型,描述其热变形行为。通过对比分析Z-A本构模型的预测值与等温压缩试验的试验值发现,预测值与试验值的线性相关系数为0.9750,平均相对误差为8.1792%。为了进一步提高模型的预测精度,采用应变的5阶多项式描述Z-A本构模型中与应变有关的材料参数,实现对模型的修正,修正后的Z-A本构模型的预测值与试验值的线性相关系数为0.9853,平均相对误差为5.5358%,有效提高了本构模型的预测精度。     

热压烧结Zr-6Al-0.1B合金Johnson-Cook本构模型的建立与精度分析

锆铝合金是一种潜在的航天空间材料，采用真空热压烧结制备了Zr-6Al-0.1B合金，采用Gleeble-3500热模拟试验机对热压烧结Zr-6Al-0.1B合金在变形温度950 ℃～1150 ℃、应变速率0.01 s-1～1 s-1的试验条件下进行等温压缩试验。结果表明，在变形初期，应力随应变在增加急速升高，迅速达到峰值。而后，随着应变的增加应力持续减小，而不存在应力平衡阶段。随着变形温度的降低或应变速率的增加，应力-应变曲线整体向高应力区域偏移，表明热压烧结Zr-6Al-0.1B合金属于变形温度和应变速率敏感材料。构建了热压烧结Zr-6Al-0.1B合金的Johnson-Cook本构模型，对温度敏感系数D和应变速率敏感系数C进行了修正。通过模型预测值与试验值的定性和定量对比分析表明，单独修正系数C时，模型具有较高的预测精度。本研究可为热压烧结Zr-6Al-0.1B合金后续热加工工艺参数的选择提供指导，并为相应的数值模拟研究提供可靠的本构模型。