Development of a finite element simulation system for the tube axial compressive precision forming process

Tube axial compressive precision forming including free deformation can be developed into an advanced precision forming process with high quality, high efficiency, low consumption, good flexibility for size changes. However, the mechanism of free deformation existing in the process is complicated and is hard to study with theoretical analysis and experimentally and there has not been sufficient research of the process. In this paper based on an analysis of deformation modes, a rigid-plastic finite element model of forming process is established and some key technology problems related to the simulation are resolved. A corresponding finite element simulation system was then developed. Experiments carried out show that the system developed is reliable and can be used for a further and systematical study of the tube axial compressive precision forming process.     

管坯正挤—横轧的成形极限

正挤—横轧工艺是我国自行研究开发的具有独立的知识产权的新工艺 ,它具有高效、节材、节能等综合经济效益。本文通过系列实验研究分析了管坯正挤—横轧的成形极限 ,分析了各因素对成形极限的影响。     

管件电磁胀形极限的实验研究

电磁成形可明显提高铝合金的的成形性,因此在汽车工业中有广泛的应用前景。本文根据电磁胀形特点对管件电磁胀形的成形极限进行实验研究,建立了1060纯铝和3A21铝合金的电磁成形极限线,并且研究了尺寸对3A21铝环的极限成形性能的影响。     

管材液压成形机理与汽车发动机托架成形实验

汽车发动机托架是典型的管材液压成形件,不能单道工序成形并且截面变化复杂。提高材料的塑性,从而提高难点部位的成形极限,是保证均匀、精确成形的关键。文章分析了液压成形机理、失效形式以及两者之间的关系,研究并解决了多工序成形时加工硬化的影响,成功地成形了某汽车发动机托架。经过壁厚测试,证明零件的成形质量符合要求。     

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。     

管轴压精密成形研究进展

通过管轴压成形工艺能够精密成形复杂形状零件 ,而用其他方法难以制造。该文综述了近年来本领域国内外的研究现状 ,并指出需进一步研究的问题。     

板料成形极限理论与实验研究进展

成形极限是板材成形领域中重要的性能指标和工艺参数。文章在阐述成形极限在板料成形中的意义的基础上,综述并分析了成形极限在理论和实验方面的研究进展。成形极限图受应变路径的影响,给工业生产应用带来极大不便。以极限应力构成的成形极限应力图不受应变路径的影响,作为复杂加载路径的成形极限判据更加方便和实用。FLSD研究与FLD相结合,成为精确地确定破裂判别准则的主要途径之一,是近来研究的热点。十字形双向拉伸是实现复杂加载路径有效实用的试验方法。最后对成形极限应力图和十字形双向拉伸试验需要解决的关键问题作了阐述。     

离心铸管机管模锻件拔长成形工艺研究

管模锻件属薄壁长套类锻件,存在长度长、壁薄、锻造难度大的问题,提出采用多次分段成形法,实现了利用短芯轴生产超长管模锻件的设想,结合计算机模拟技术对管模拔长过程进行分析,确定了合理的拔长工艺参数。经实际生产证明,以上方法切实有效,成功锻造出了合格的管模锻件,提高锻件的拔长效率。     

Determination and application of stress-based forming limit diagram in aluminum tube hydroforming

The stress-based forming limit diagram（FLSD） established with limit stress is independent of the strain paths. Compared with traditional strain-based forming limit diagram（FLD）, it is more convenient and practical to use as the criterion of forming limit under complex strain paths. The forming limit of 3A21 aluminum alloy sheet was tested and its forming limit diagram（FLD） was determined. Then the FLSD of 3A21 was constituted by transformation formulas between limit strain and limit stress. This FLSD was used in conjunction with LS-DYNA finite element simulations to predict the onset of fracture and limit forming pressure in tube hydroforming. The results indicate that the fracture often occurs in the transition region between corner and straight side of the tube, and the limit forming pressure is 46.4 MPa. The simulation result agrees with the experimental result, and the FLSD is able to predict the forming limit of tube hydroforming with remarkable accuracy.     

方管结晶器爆炸成形过程数值模拟

对方管结晶器爆炸成形过程进行了实验研究并运用ANSYS软件中的LS-DYNA模块对成形过程进行了数值模拟,数值模拟结果与实验结果基本一致;在应用ANSYS/LS-DYNA软件对金属爆炸成形过程进行数值模拟时,对爆炸载荷的作用形式进行适当、合理的简化,并不改变基本结论;根据数值模拟结果获得了方管结晶器爆炸成形时的理论布药结构,当圆角部位药层厚度为直边部位药层厚度的1.75倍时可以获得最佳成形效果。     

筒坯直径对黏性介质外压缩径成形的影响

针对筒坯直径对黏性介质外压缩径过程的影响问题,采用试验和有限元方法进行了分析,得到了不同筒坯直径条件下1Cr18Ni9Ti薄壁管件的失稳缩径量和极限缩径量。研究结果表明,在缩径区长度一定条件下,筒坯直径对黏性介质外压缩径成形影响较大,失稳缩径量随筒坯直径的增大而减小,极限缩径量随筒坯直径的增大而增大。     

薄板多点成形与模具成形过程数值模拟及成形性比较

基于动力显式有限元方法,针对不同工艺参数对带压边薄板类零件的多点成形和模具成形过程的影响进行了数值模拟与比较分析。由于成形方式的不同,各参数对起皱、破裂等成形缺陷的影响也不尽相同。通过对比分析发现,相同条件下多点成形对破裂的抑制效果优于模具成形;只要参数选取适当,板材在多点成形方式下的成形质量可以达到或超过模具成形方式。这些结果对于认识多点成形方法的塑性变形特点、合理设置多点成形工艺参数具有指导作用。     

Determination of forming limit of a structural aluminum tube in rubber pad bending

Rubber pad bending is a novel technique for producing space frame to reduce the weight of automobiles because it can produce bent profiles with various curvatures in a single production set-up. As in other bending processes, cross-section of the aluminum tube deforms during the process. Such a deformed geometry diminishes bending rigidity, making it inappropriate for a structural use in some cases. Thus, it is important to determine a minimum radius of curvature with sufficient bending resistance. In this study, experimental set-up was developed to investigate deformation characteristics of an extruded rectangular aluminum tube in rubber pad bending. For better understanding of the effect of process parameters such as the material property of rubber and roller diameter, finite element (FE) analyses were also conducted. The ratio of the second moment of inertia of the initial and deformed cross-sections of the tube was introduced as a measure of cross-sectional deformation to represent the variation of bending rigidity of the bent tube. In result, a critical value of sectional deformation and minimum formable radius of curvature with maintaining suitable sectional bending rigidity were, respectively, determined under the present process conditions investigated.     

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.     

薄壁弯管成形工艺分析及弯管模设计

以薄壁弯管为研究对象,根据钣金成形软件分析了弯管成形过程中存在的问题,从弯管成形和模具设计方面优化了零件的成形工艺,提出了控制防皱块的前端与滚轮切点距离和减小防皱块与滚轮之间的间隙的工艺方案以改善弯管褶皱。根据实际生产经验补偿了弯管的回弹,并列出了不同材料、管径和壁厚的回弹值。从弯管模结构、模具工作原理、模具主要零件设计等方面阐述了弯管模的设计,并进行了相应的计算,将设计的弯管模应用于生产,得到了合格的成形零件。     

铜柱长径比对CuCGA互连结构轴向临界压应力的影响

借助有限元方法研究CuCGA互连结构轴向压力载荷下的力学行为. 结果表明,直径0.32 mm、长径比5～11.5范围的铜焊柱压曲失稳前会因性能薄弱的钎焊圆角局部区域存在超过钎料极限强度的拉伸应力而引发局部微裂纹;而长径比11.5～16.5范围的铜焊柱则会首先发生屈曲失稳;在综合考虑钎焊圆角局部微裂纹失效和焊柱压曲失稳失效前提下,建立了铜柱长径比和阵列铜焊柱互连结构轴向压力载荷下临界应力的关系方程;轴向临界压应力在长径比5～11.5范围内几乎保持恒定,而在长径比11.5～16.5范围内轴向临界压应力随铜柱长径比λ0增加而降低,规律与描述大柔度杆的欧拉公式相符合.     

一种建立板料成形极限应力图的新方法

基于塑性理论建立了比例加载条件下双向拉伸应力应变关系,结合Swift分散性失稳准则,提出了一种建立板料成形极限应力图的方法。分别应用Hill 48和Hosford屈服准则以及单向拉伸性能参数,建立了铝合金板(r<1)和薄钢板(r>1)两种材料的成形极限应力图(FLSD),分析表明,不同的屈服准则的选取对于成形极限应力曲线有不同的影响,对于不同类型的材料屈服准则的影响程度也不同。与由通常的成形极限图(FLD)转换所得到的成形极限应力图(FLSD)进行了对比分析,结果表明,所提出的方法计算过程更为简便,并能较为准确地建立成形极限应力图,可以作为复杂加载路径下的成形极限破裂判据。     

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。     

板料成形极限的理论预测与数值模拟研究

本文针对目前板料成形极限的实验、理论计算和数值模拟方法以及成形极限应力图的研究进展 ,进行了综述与分析 ,提出了通过数值模拟方法预测板料成形极限所存在的一些问题。认为找到一种能够尽量减少对外部条件的依赖 ,从而更本质地反映材料性能的方法。