基于试验设计和灰色关联度的橡皮囊成形回弹影响因素显著性分析

橡皮囊成形是飞机钣金零件的一种重要成形工艺方法,回弹问题是橡皮囊成形的难点,对其影响因素进行显著性分析可有效控制回弹。基于橡皮囊成形有限元数值模拟,将正交试验设计方法与灰色关联度相结合用于分析橡皮囊成形回弹影响因素的显著性,以某实际长直U形件为例分析压力、最大充液速率、最大节点速度、保压时间、弯曲半径、板料厚度以及轧制方向等因素对回弹的影响程度,结果表明,模具圆角半径、压力、板料厚度、保压时间是橡皮囊成形回弹的主要影响因素,而最大充液速度、最大节点速度、轧制方向对回弹的影响较小。分析结果与工艺试验结果相吻合,从而验证了该方法的有效性。     

汽车覆盖件成形模面快速等距算法

通过对网格法等距的研究,指出基于有限元网格的等距所要满足的三个基本条件：网格连续、单元法线一致和等距的合理性。提出一种高效快速的法线一致性算法：种子单元法;推导了在单元局部坐标系下判断等距合理性的计算方法,并且保证了等距前后单元所在平面之间的距离尽可能地接近所要等距的距离。工业复杂成形件的模拟结果验证了该算法的有效性。     

基于一步逆成形的三维修边线预示与优化设计

在汽车覆盖件模具的设计过程中,设计翻边模之前需要事先给定修边线,为了能够得到一个精确的最终零件,预先设计出一条合适的修边线是一项很重要的工作.现提出一种基于一步逆成形的快速设计修边线的方法.由于翻边后的零件是事先给定的而且翻边成形过程中的应变路径一般都比较简单,所以一步逆成形法能够在翻边前预示修边线.这样就可以在模具早期设计阶段通过一步逆成形所展开的初始坯料的边界线中获得一条离散的修边轮廓线,并将这条修边轮廓线导入CAD系统中.最后将该方法应用到两个基本的曲面翻边过程中,并成功地预示出修边线.     

基于CATIA/CAA的轨道车辆压型件毛坯展开系统开发

压型件作为轨道车辆主要钣金零件组成部分,其毛坯展开精确性对控制成形精度和制造成本有重要作用。采用一步逆算法,基于CATIA/CAA平台开发一套方便用户交互的轨道车辆压型件毛坯展开GUI界面,完成对轨道车辆压型件毛坯的精确展开。以轨道车辆典型压型件小弯梁为研究对象,验证所开发毛坯展开系统的实用性。     

帽形件链模成形坯料线预示方法

针对链模成形工艺的特点，基于一步逆成形法提出了帽形件链模成形坯料线预示方法，该方法分析了帽形件成形前后的几何关系、计算了链模成形力和纵向拉力，并将纵向拉力等效到帽形件端面边界上，然后基于虚功原理建立了内外力平衡方程，根据线弹性反向变形理论获得了帽形件链模成形坯料线预示算法的迭代初始解，最后使用Newton-Raphson迭代法求解方程获得了帽形件坯料线。对某一车型梁形件的链模成形进行了有限元仿真与试验，验证了帽形件链模成形坯料线预示方法的准确性。     

三维复杂零件修边线快速预示方法

为解决传统的修边线预示方法在三维复杂零件修边线求解过程中所存在的诸多困难,在一步逆成形法的理论基础上,提出一种以单元层的方式进行初始几何展开的方法,将需要翻边的网格按节点相邻单元关系逐层展开到三维凹模面上,采用滑动约束面的办法对上一步展开的网格进行光顺处理,来消除重叠或畸形网格,从而得到一步逆成形法所需的三维初始解网格,经过一步逆成形法的塑性迭代求解计算能够快速获得精确的三维复杂零件修边线.先选取一个带有翻边的零件预示出其修边线,用该修边线所确定的初始板料进行翻边成形过程仿真,成形模拟后零件的翻边高度与设计高度进行对比,误差满足要求,再选取一个典型的预示修边线的实例对该算法进行验证,模拟值与试验值相比较的结果同样满足工程实际要求,表明该算法具备了足够的求解精度并且可以处理复杂形状的零件.     

有限元法中间构形初始解预示的Laplace-Beltrami方程法

一步有限元法具有高效的计算能力，在板料成形模拟方面得到了广泛的应用，但它存在应力计算精度不足的问题。为弥补这一不足，通过增加中间构形的方式，人们提出多步有限元法。而中间构形需根据初始解迭代计算获得，因此，初始解预示算法是多步有限元法的一个关键问题。该文把中间构形解耦分解为弯曲变形和拉伸变形两个独立的变形过程，且将弯曲变形作为中间构形的初始解预示，改善了多步有限元法的稳定性；并根据大位移小应变理论，建立了节点的位移约束条件；进一步，首次通过Laplace-Beltrami方程的建立和求解，实现了中间构形初始解的快速预示，该方法易于编程实现，稳定性好。通过典型零件数值算例的高效准确计算，验证了该算法的可行性和有效性。     

航空扩口导管轴向收缩量快速预测方法

航空扩口导管的轴向收缩量是影响管路装配质量的重要因素,对于扩口段轴向长度不合格的管件,只能凭工人经验现场调整。常用的有限元法需多次模拟才可求得轴向收缩量,效率较低。自主开发扩口管一步逆成形程序,提出径向投影法获得初始解,并采用网格光顺算法提高初始解精度,经全量理论的塑性迭代获取初始管坯尺寸,从而在几秒内快速预测出精确的轴向收缩量,为设计阶段管坯尺寸的确定提供依据。将扩口管一步逆成形程序的轴向收缩量预测过程与商用有限元软件LS-DYNA、Abaqus对比,一步逆成形程序极大地简化了前处理操作,提高了计算效率。选取多个不同规格的典型航空用导管进行冲压扩口成形试验,一步逆成形程序模拟量相对于试验值的误差在6.33%以内。扩口管一步逆成形程序计算速度快,求解精度高,可准确预测扩口管轴向收缩量,具有工程应用意义。     

基于Abaqus的轨道车辆压型件成形模拟系统开发

轨道车辆压型件具有尺寸大、板料厚等特点,成形较为困难,成形过程也较为复杂。在使用有限元软件对其进行仿真时,操作过程非常繁琐,且容易出现误操作。基于Python语言,以Abaqus为平台开发了一种成形模拟系统,仅需输入工艺参数即可生成压型件成形分析所需的有限元模型,方便用户快速地建立有限元模型,节省建模时间,并以轨道车辆压型件中的小弯梁零件为例,验证了本系统的实用性与可靠性。     

基于近似板料构形的全工序工具定位方法

进行板料成形的全工序仿真时,常因为工具的错误定位引起板料与工具间的初始穿透,导致求解失败。先将初始板料网格向凹模网格投影,然后采用建立滑动约束面的方法进行网格光顺,能够快速计算后续工序的近似板料构形,基于近似板料构形能够获得理想的工具初始定位。结合求解器的定位功能进行工具定位调整,实现了工具的准确定位,解决了全工序仿真中的初始穿透难题。通过对现代汽车前翼子板的成形进行全工序仿真,验证了本文方法的可行性。