汽车结构件内高压成形应力极限分析

由极限应力构成的应力成形极限图(FLSD)独立于应变路径,可作为复杂应变路径下成形极限的判据。通过标准成形极限实验获得3A21铝合金板材的成形极限图(FLD);由极限应力应变转换关系,将极限应变转换至主应力空间,建立对应的FLSD;采用LS-DYNA软件对方截面汽车结构件内高压成形过程进行了模拟,应用FLSD预测胀形过程中破裂的发生及极限成形压力。模拟结果与物理实验结果相吻合,证明FLSD可作为管材内高压成形等复杂应变路径下成形极限的判据。     

6016铝合金板材室温成形性及其数值模拟

通过实验和数值模拟方法研究了6016-T4P铝合金板材在室温下的成形性能。通过刚模胀形实验获得了成形极限图(FLD),通过单向拉伸实验建立了6016-T4P铝合金的室温Johnson-Cook材料模型,并利用ABAQUS有限元软件对刚模胀形实验进行了数值模拟。模拟过程中采用最大凸模力准则和应变失稳准则获得了计算的成形极限结果,并讨论了凸模速度、摩擦系数等对成形极限模拟结果的影响。结果表明:当摩擦系数为0.1,凸模速度为1000 mm·s~(-1)时,模拟和实验结果吻合较好。随摩擦系数的增大,平面应变值增大,成形极限曲线(FLC)垂直向上移动,且摩擦系数的变化对FLC的右侧部分影响较显著;随凸模速度增加,FLC略垂直向下移动,平面应变值减小。进而应用合理的成形参数成功预测了6016铝合金汽车B柱零件的冲压成形效果。     

基于韧性断裂准则的铝合金板材成形极限预测

为了准确地预测铝合金板材成形极限，将韧性断裂准则引入到数值模拟中。在数值模拟获得的应力应变值基础上，采用简单拉伸试验和数值模拟相结合的方法确定了韧性断裂准则中的材料常数，并应用该韧性断裂准则预测了铝合金LYl2(M)的圆筒件拉深和半球形凸模胀形的成形极限。预测结果与实验值吻合较好，该韧性断裂准则能够预测铝合金板材成形极限。     

应用韧性断裂准则预测板料的成形极限图

将Oyan韧性断裂准则引入数值模拟预测板料的成形极限图(FLD).讨论了各向异性系数对不同应变状态下准则中各项的影响,通过测定单向拉伸和平面应变拉伸的断裂应变确定了准则中的材料常数.模拟凸模胀形实验得到每一时间步应力、应变值,代入韧性断裂准则预测板料的成形极限.应用Oyan韧性断裂准则预测了铝合金A5182-O和SPCC的成形极限图.模拟结果表明,用韧性断裂准则和数值模拟相结合能成功预测板料的成形极限图.     

基于数值模拟的铝合金成形极限图获取及其应用

本文以5083-O铝合金为例,提出了一种基于数值模拟的铝合金板材成形极限图(FLD)的获取方法。通过设计合理的加载方式,可以获取板材在不同变形路径下失效时对应的极限主应变。将本文获取的FLD应用于高速动车组司机室曲面覆盖件的冲压成形,预测了3组不同棱线半径下试验件的成形效果。在1600t油压机上进行试验验证,试验件成形后的失效方式及失效位置和预测结果相吻合。本文的研究可为板材成形极限的获取和成形效果预测提供理论依据。     

基于应变和应力的1060铝合金板成形极限比较分析(英文)

通过线性和非线性应变路径的板料成形实验,研究1060铝合金的成形极限图(FLD)和成形应力极限图(FLSD)。利用Stoughton方法,基于板料成形实验中测得的应变数据,计算得到了FLSD。结果表明:对于1060铝合金板料,FLD与应变路径是相关的,而FLSD对应变路径却不敏感,所以FLSD可以很方便地作为多道次板料成形的极限准则。通过对比Hill’s48,Hill’s79和Hosford非二次式3种材料屈服准则,分析了它们从FLD到FLSD转换对应力计算的影响,Hosford非二次式屈服准则更适合1060铝合金的FLSD计算。通过与单向拉伸实验数据的比较,材料硬化准则中Voce硬化准则比Swift准则更适合该材料。在MATLAB上开发了由应变到应力的计算以及FLD和FLSD显示的程序,通过输入实验中测得的应变数据可以得出FLD和FLSD。     

5083铝合金板在不同温度下的伸长率及拉胀成形极限

通过在不同变形温度和变形速率下进行单向拉伸实验,得到5083铝合金板材的伸长率变化规律,变形速率为1 mm·min~(-1)、变形温度为350℃时,伸长率达到最大值131%。运用Dynaform模拟5083铝合金板材在不同温度下的温成形实验,并利用自行设计的温成形实验装置进行实验验证,得到了不同温度下数值模拟和物理实验的成形极限图,对比发现:随着温度的增加,铝合金板的胀形极限增加,在300℃时材料的成形极限最高。最后,模拟了5083铝合金板材在不同温度下的温拉深破裂实验,并利用铝合金板温成形实验装置进行实验验证,得到了不同温度下的板料拉深极限直径,计算出不同温度下的极限拉深系数。研究表明,极限拉深系数随着温度的增加呈高-低-高的变化规律,5083铝合金板的温成形最佳温度为250℃。     

铝合金板材胀形极限的数值模拟研究

应用韧性断裂准则与有限元数值模拟相结合的方法预测了铝合金板料的胀形极限.将有限元模拟获得板材的应力、应变值代入考虑应力三轴度的Oyane韧性断裂准则进行断裂判断,预测出初始断裂点.准则中的材料常数通过单向拉伸和平面拉伸试验确定.计算了三种铝合金板的半球形凸模胀形极限,计算结果表明,应用Oyane韧性断裂准则能有效地预测铝合金板材的胀形极限.     

基于椭圆热态胀形试验的板材成形极限图建立方法

采用长轴直径为Φ100 mm、短轴直径分别为Φ100,Φ90,Φ80,Φ60和Φ40 mm的椭圆形胀形模具,在300,210和150℃、RT(常温)4个不同温度梯度,0.0045和0.045 MPa·s-1两个不同压力率条件下进行了铝合金板材的热态胀形试验,得到了胀形试验件,并获取了基础试验数据。利用极限应变计算公式,对胀形试验数据进行计算和整理,获得试验材料拉-拉变形区的成形极限曲线及成形极限图。结合等效条件下单向拉伸试验获取的基础试验数据,建立了完整的铝合金板材成形极限图。     

基于Norton-Hoff粘塑性理论的铝合金拼焊板成形性能预测与实验研究北大核心CSCD

铝合金拼焊板是汽车轻量化技术的重要发展方向之一,其成形性能是关键的性能指标参数。采用基于Norton-Hoff粘塑性理论的有限元方法,模拟了AA5754铝合金拼焊板极限拱顶高度实验的成形过程。分析了成形高度分别为20和29 mm时,铝合金拼焊板中应变和位移的分布情况,预测了AA5754铝合金拼焊板的成形性能。在极限拱顶高度实验中,等效应变沿着成形轮廓线路径呈M形对称分布,最大等效应变出现在冲头与板材接触的边缘位置。有限元预测结果与实验结果有着较好的吻合度,极限拱顶高度实验得出,铝合金拼焊板的LDH值为29.5 mm,断裂位置位于冲头与板材接触的边缘。     

铝合金方形管件液压胀形成形性的有限元模拟和实验研究

管材液压胀形件的变形复杂,难以确定其最佳成形路径。着眼于A6063铝合金方形管件的液压胀形,探索可以提高其成形性的最佳加载路径。使用ABAQUS EXPLICIT软件,对管材液压胀形过程进行有限元模拟,分析轴向和圆周方向的应变,假定管材在液压胀形中为平面应力状态,使用由S-R理论得出的FLD对不同应变路径下的管材液压胀形的成形性进行评价,并在此基础上确定最佳加载路径。为了验证理论结果的有效性,使用直径为Φ40 mm、厚度为2 mm的A6063铝合金管进行了实验研究,实验结果和理论预测基本一致。     

基于DIC技术的5083铝合金成形极限研究

5083铝合金板材的成形极限测定不仅精确度低而且实验过程复杂、成本较高,为了更加准确地得出5083铝合金材料的成形极限并降低结果成本,利用数字图像相关法技术和Nakajima实验对5083铝合金的成形极限进行研究。将5083铝合金材料做成不同尺寸的板材以改变其受力状态,并模拟材料实际所受的单向拉伸、平面应变和等双拉3种受力状态。利用应变率准则对5083铝合金材料的实验数据进行处理,得到实验条件下的5083铝合金的成形极限曲线。为方便快捷地预测出5083铝合金材料的成形极限,建立了5083铝合金成形极限的数学模型,将模型预测结果与实验结果具有很高的重合度,为预测5083铝合金的成形极限提供了较好的依据。     

板材局部增强抗破裂方法及其在铝合金胀形中的应用

针对板材半模成形过程中容易发生破裂的问题，借鉴覆层板成形及反向充液成形等方法，提出了一种板材局部增强抗破裂的成形新方法，将具有一定强度的增强层粘贴于成形试件破裂区域，通过改善破裂及相邻区域的应力和应变状态，实现了提高板材成形性能的目的。通过板材球头胀形成形过程应力分析，确定了局部增强方法对提高板材胀形性能的可行性；通过不同增强层数的Al1060板材拉伸实验，得到了局部增强材料及层数对Al1060板材应力、应变及强度的影响；最后通过Al1060板材胀形实验和有限元分析，得到了增强材料层数及增强区域宽度对Al1060板材极限胀形高度及壁厚分布的影响。结果表明，板材局部增强方法一定条件下提高了板材抗破裂性能。     

汽车6016-T4铝合金板材成形性能实验及数值模拟

利用实验与数值模拟结合的方法研究6016-T4铝合金板材室温下材料的成形性能。通过铝合金板材室温拉深实验,得到极限拉深比为1.913;针对铝合金板材成形实验过程,采用DYNAFORM有限元分析软件进行模拟分析,得到极限拉深比为1.925。实验结果与模拟结果表明,随着板料尺寸的增加,成形板料圆角区域的厚度逐渐减小,凸模行程曲线、拉深深度和板料厚度分布对比的结果显示,模拟结果与实验结果具有良好的一致性,进一步为汽车铝合金覆盖件成形工艺研究分析提供参考。     

汽车用5754铝合金板成形极限的理论预测与实验研究

基于M-K理论模型,分别使用Von Mises和Logan-Hosford两种屈服准则对5754铝合金"O"态板的成形极限曲线进行了预测,分析了板材的初始厚度不均匀度、屈服函数指数等对板材成形极限曲线的影响规律;通过凸模胀形实验获得了板材的极限应变数据,并与预测曲线进行了对比。结果表明:基于M-K理论模型结合Logan-Hosford屈服准则的预测曲线与实验数据吻合较好。     

应用韧性断裂准则预测不同材料的胀形极限

为了准确地预测板料成形极限 ,将韧性断裂准则引入到有限元模拟中。在有限元模拟获得的应力应变场基础上 ,应用韧性断裂准则预测板料断裂的发生。本文应用作者提出的韧性断裂准则及材料常数的确定方法预测了铝合金板和钢板的半球形凸模胀形的成形极限。与实验结果比较表明 ,该方法能在较宽的材料范围内预测胀形成形极限。     

铝板的成形极限数值模拟研究

通过系统地分析板料胀形成形机理，建立金属板料成形的有限元模型。分别设定不同类型和厚度的铝板及钣金尺寸，利用擅长在板料成形领域计算的LS-DYNA3D软件对板料胀形过程进行有限元模拟。并对不同型号，不同厚度铝板的成形极限图进行了分析，结合试验部分进行验证，确认3003铝合金板材的成形极限高于1060铝合金板材，且增加板厚可以提高材料的成型极限。     

板材充液热成形工艺成形极限预测研究

为了对充液热成形工艺下的金属板材成形极限进行预测研究,采用长轴直径为Φ100 mm,短轴直径分别为Φ100,Φ90,Φ80,Φ60和Φ40 mm的椭圆形胀形模具,在4个不同温度梯度为300℃,210℃,150℃和RT(常温),两个不同压力率0.0045和0.045 MPa·s-1条件下进行铝合金板材热态胀形试验.利用相关极限应变计算公式,对试验数据进行计算和整理,标绘出了试验材料拉-拉变形区的成形极限曲线.结合二次多项式曲线拟合方法,计算出了拟合函数中的材料常数,建立了可用于预测金属材料成形极限、标绘材料成形极限曲线(拉-拉变形区)、指导金属板材热态胀形试验的板材成形极限预测模型方程.     

7075-T6铝合金板温热成形极限图实验

研究7075-T6铝合金板在温热状态下成形性能,采用电化学腐蚀网格法,利用热力耦合条件下的通用板材成形性能实验机和网格应变自动测量分析系统,获得了7075-T6铝合金板在温热状态下(室温~200℃)的成形极限图(FLD)。实验表明,7075-T6铝合金板的成形极限曲线受温度影响显著,并随温度的升高而上升。基于实验数据,建立了不同温度下7075-T6铝合金板成形极限图的计算模型。     

2A12硬铝合金板热拉深成形极限图研究

通过自主设计的热拉深成形专用模具,进行了在350~450℃范围内的2A12硬铝合金极限应变实验,并获得了其在该温度范围内的成形极限图,进而分析了在热拉深成形过程中温度对2A12硬铝合金成形极限的影响规律。基于MSC.MARC软件,分别应用最大载荷判断法、应变路径法以及二者相结合的3种失稳准则,对板材热拉深成形极限进行数值模拟分析。通过将数值模拟结果和实验结果进行对比,发现基于二者相结合的方法与实验结果吻合较好。并且基于不同的温度建立了2A12硬铝合金的热拉深成形极限的预测模型,为2A12硬铝合金在不同温度下进行构件实验奠定了理论基础。