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。     

汽车后地板拉延件成形裕度提升及参数优化研究

目的 提升拉延工艺处理后汽车后地板零件的成形裕度,优化成形参数。方法 首先,设置初始拉延工艺参数：压边力为807 kN、摩擦因数为0.135、压边圈行程为205 mm、成形力为3 572 kN,基于Autoform软件对后地板的拉延工艺进行数值模拟。其次,利用全场网格应变测量技术对试冲件进行全场测量,获得全场成形裕度云图、成形极限图、减薄云图。最后,调节压边力与拉延筋深度及圆角半径,优化拉延工艺的成形参数。结果 通过模拟获得了零件的潜在风险区域位置,零件的最大减薄率为24.10%、全场成形裕度均小于10%;测量结果表明,最大成形裕度为-9.29%。对风险区域进行模具圆角抛光后,最大成形裕度达到-10.65%。通过综合分析测量结果与模拟结果可知,采用压边力为782 kN、B处拉延筋圆角半径为4.5 mm、拉延筋深度为4.5mm等成形参数,试冲得到的零件无开裂和起皱缺陷,成形裕度最大值为-14.33%,满足大规模生产需要。结论 利用数值模拟结合全场网格应变测量技术指导修模作业并优化工艺参数,可以有效提升模具的调试效率。     

有效的混合圆弧扫描转换算法

为了提高直线和曲线的光栅转换速度而产生了多步算法和行程算法.论文分析了光栅圆弧的特性,利用对中点法的结构和决策参数的重新构造,提出了一种简单、快速的行程计算方法.该方法以2点步进为主进行行程计算,并可以容易地结合局部模式分析以处理复杂的光栅模式.实验和分析表明,所形成的新算法综合利用了2点步进和行程方法的优势,有效地减少了计算量和I/O次数,其圆弧绘制速度明显优于现有其它算法,且理论推导简单,不含乘法、开方等复杂运算,硬件实现容易,并可以推广到其他圆锥曲线的绘制.     

无网格时域自适应算法在振动问题中的应用

为了提高无网格方法计算振动问题时的计算效率和计算精度,开发了无网格时域自适应算法。该方法在时域内采用时域自适应算法,将每个变量在每个时间步内离散成关于时间的展开形式,通过控制展开阶数保证自适应算法的精度,可以更准确的描述变量随时间的变化;同时将时空耦合的初值问题转化为一系列的空间边值问题,并采用无网格方法递推求解。该方法可以提高计算效率并弥补时间步长较多或较大时造成的精度损失,并通过数值算例验证了其准确性。     

非接触数字图像相关应变测量的仿真与实验研究

数字图像相关法测量全场位移和应变是一种新的实验力学方法.该测量算法中相关函数和子区大小的选择是影响最终应变测量精度的重要因素.本文采用已知应变变形的仿真散斑图,研究了测量算法中主要相关函数和子区大小在正常光照与高斯不均匀光照条件下,对应变测量精度的影响.得出了不同测量要求下,可选择的相关函数和最佳计算窗口.通过实验验证与分析了此算法的测量精度.研究结果表明,数字图像处理技术测量应变的测试精度满足基本要求.     

变厚度轮辐强力旋压成形过程的分析

利用ABAQUS/Explicit模拟了变厚度轮辐双道次强力旋压过程,给出了建模和分析结果.轮辐旋压成形伴随板坯的剧烈减薄,收口区域较难成形,减薄率达50%,在计算中,轮辐有限元网格畸变严重,为此运用ALE技术改善网格质量,提高了计算精度.对模拟的旋压轮辐厚度与实验测量值进行了对比,二者吻合较好,验证了计算模型和结果的可靠性.通过ABAQUS/Standard计算了轮辐旋压成形后的回弹变形量和残余应力,分析成形后轮辐等效应变分布及回弹特征,研究发现,回弹变形量与旋压成形时壁厚变化量成正比.     

基于图像相关法测量板料无载荷动静应变的研究

提出了一种利用数字图像相关法和单目视觉技术相结合的方法,实现了对板料进行全场平面应变测量。研究了基于数字图像相关法计算应变的算法,通过实验测量板料在无载荷工况下的静态和动态形变,实验结果表明采用数字图像相关法测量静态应变,最大平均误差0．004mm/50mm,动态应变最大平均误差0．015mm/50mm,此实验方法揭示了单目视觉技术对测量应变精度影响的规律,验证了数字图像相关法测量应变的可行性。     

方盒件拉深法兰区不均匀流动的模拟分析

盒形件及一些复杂形状的零件在拉深成形时,由于其形状的非轴对称性,变形沿变形区的周边分布是不均匀的,往往会造成各种形式的缺陷.利用开发的动力显式弹塑性有限元程序FEMStamping模拟了NUMISHEET'93国际会议的标准考题之一方盒形件的拉深成形过程,分析了摩擦系数、压边力和凹模圆角半径等工艺参数及毛坯形状与尺寸对法兰变形区材料不均匀流动的影响规律,给出了改善方盒形件成形质量的一些工艺措施.     

非定常N-S方程的双重网格数值模拟

本文采用全离散双重网格算法（时间变量采用Eular全隐式格式离散,空间变量采用混合有限元离散）,对非定常Navier-Stokes（N-S）方程进行数值模拟.双重网格算法的基本思想是,首先在粗网格有限元空间X^H上求解一个非线性问题,然后在细网格有限元空间Xh（h＜＜H）上求解一个线性问题.数值实验结果表明：在保持几乎相同精度的前提下,双重网格算法比标准有限元算法节省近一半的计算时间,说明了新算法求解非定常N-S方程的可行性和高效性.     

AA5182铝合金两步高速拉伸的试样设计及其性能研究

目的 提高铝合金塑性成形性能,解决高速成形贴模缺陷.方法 设计一种两步高速拉伸试样,在液压式伺服高速拉伸机上开展2次拉伸实验,并采用非接触式光学测量技术(Digital image correlation,DIC)测量全场应变,利用数值模型确定拉伸速度,获得期望的预拉伸应变率和应变.将单次高速拉伸性能与2次不同应变率和...     

管式结晶器爆炸成型实验研究

以爆炸加工复杂内腔管式结晶器为例,简要介绍了爆炸成型的机理,并对其实验的方法、装置、过程以及能量分析、药量计算进行了论述。实验结果表明,爆炸成型加工管式结晶器是可行的,管坯零件内表面精度取决于芯模的精度,用药量主要与管坯的材料、厚度和变形量有关。存在的一些问题是正确估算管坯变形所需药量及其分布,同时提高密封系统的质量。     

管式结晶器爆炸成型实验研究

以爆炸加工复杂内腔管式结晶器为例,简要介绍了爆炸成型的机理,并对其实验的方法、装置、过程以及能量分析、药量计算进行了论述。实验结果表明,爆炸成型加工管式结晶器是可行的,管坯零件内表面精度取决于芯模的精度,用药量主要与管坯的材料、厚度和变形量有关。存在的一些问题是正确估算管坯变形所需药量及其分布,同时提高密封系统的质量。     

双辊夹持板料旋压成形过程塑性变形行为的研究

双辊夹持式板料旋压成形是用来加工薄壁回转体法兰零件的新工艺。为了研究其旋压成形过程中的塑性变形行为,利用ABAQUS软件建立了双辊夹持旋压成形过程的三维有限元模型,并进行了薄壁回转体法兰零件的旋压成形过程的数值模拟,获得了成形过程中等效应力、应变及壁厚的分布。研究了翻边长度对成形件应力应变及壁厚减薄率的影响规律。结果表明等效应力、应变及最大壁厚减薄率均随着翻边长度的增大而增大,由此根据不同的毛坯材料可以确定相应的最大翻边长度。     

Numerical simulation and experimental validation of a multi-step deep drawing process

This paper presents the numerical simulation of an industrial multi-step deep drawing process. A large strain finite element formulation including a hyperelastic elastoplastic constitutive model and a contact-friction law is used to this end where the steel sheet material parameters considered in the analysis are previously derived through a characterization procedure of its mechanical response. The numerical predictions of the final shape and thickness distribution of the blank are compared and discussed with available experimental values measured at the end of three successive drawing steps. In addition, a plastic work-based damage index is used to assess failure occurrence during the process. The damage values computed at the end of the drawing process are found to be lower than that corresponding to rupture in the tensile test, considered here as the threshold of failure, confirming, as observed experimentally, that neither fracture nor necking is developed in the blank during the whole drawing process. Finally, the possibility to carry out a reduced two-step drawing process, obtained by merging the second and third steps of the three-step process, is precluded since the damage criterion predicts in this case excessively large values that indicate that failure may occur in specific zones of the sheet.     

喷射成形高强铝合金包套多向锻造工艺研究

目的 研究包套对喷射成形高强铝合金多向锻造变形行为的影响规律。方法 采用Deform-3D软件对喷射成形高强铝合金包套多向锻造成形过程进行模拟,分析不同包套材料和包套厚度下坯料的等效应力和等效应变的变化规律,并用优化后的参数进行物理实验,测量试样的力学性能变化。结果 当选用45#钢作为包套材料,并且包套厚度为5 mm时,坯料的等效应力、等效应变分布最均匀,成形效果最好。一道次包套多向锻造后,坯料的硬度、抗拉强度和伸长率均得到了提升;经过T6热处理后,坯料的抗拉强度得到进一步的提高,由397.71 MPa提升至561.16 MPa,伸长率有所降低,由8.2%降低为4.6%。结论 包套材料和包套厚度对喷射成形高强铝合金包套多向锻造的变形行为有显著影响,选用合适的包套参数可以有效改善坯料的变形均匀性,提高坯料的力学性能。     

AZ41 镁合金管材充液压形规律探究

目的实现镁合金管材的室温成形。方法利用物理实验的方法研究AZ41镁合金薄壁管材充液压形过程中的成形规律,分析主要缺陷形式,并揭示圆角填充过程和壁厚分布规律。结果 AZ41镁合金管材充液压形易发生破裂和失稳缺陷。内压过低变形部位难以转移,导致弯曲破裂的发生;内压过高,管坯合模前膨胀,导致截面周长大于零件截面周长,进而发生起皱。结论最终在5.6 MPa的支撑内压下成功成形出了最小圆角5 mm的零件,最大减薄率小于5%。     

带壁厚偏差管坯液压胀形加载路径的研究

建立了带壁厚偏差管坯液压胀形的力学模型,揭示了不同轴向应力状态下壁厚偏差对管坯成形的影响规律,给出了带壁厚偏差管坯液压胀形加载路径设计的标准.针对某重型卡车桥壳预成形管坯的液压胀形工艺,进行了3种不同壁厚偏差管坯在不同典型加载路径下的有限元模拟,结果表明:内压升高至最大保持恒定,管坯薄壁侧均在合模前发生开裂且薄壁侧与厚...     

大型铝合金铸锭均匀化镦拔优化与模拟

目的给实际生产中大型铝合金铸锭的镦拔提供一套较为全面系统的工艺优化依据。方法提出以理论变形量计算为指导的镦拔参数优化方法:首先将变形过程视为均匀变形,计算坯料镦拔的理论等效应变参数公式;然后针对给定的最终坯料尺寸,优化镦拔过程参量,使理论等效应变均值最大;最后根据优化的镦拔过程参量数值,模拟镦拔工艺过程,对比等效应变的理论均值和模拟均值。结果随着镦拔次数的增加,等效应变均值不断增加,理论值与模拟值偏差逐渐减小,但应变均匀性越来越恶化。结论为得到满足均匀性条件的最终坯料提供了一个有效手段。     

Some study on wrinkling behaviour of commercially pure aluminium sheet metals of different grades when drawn through conical and tractrix dies

This paper deals with some aspects of wrinkling behaviour of annealed three different grades of commercially pure aluminium sheets namely ISS 19000, ISS 19600 and ISS 19660 having thickness of 2.00 mm when deep drawing into cylindrical cups through conical and tractrix dies using a flat bottomed punch. It is well established that, the use of either a conical die or a tractrix die can enhance the limiting draw ratio compared with that obtainable in a conventional drawing operation. When a conical or a tractrix die is employed the need for a hold down or clamping ring is eliminated. However, this enhances the propensity of the blank to fail by wrinkling or buckling, particularly in the early stages of a drawing process in which thin sheet blanks are used. It is proved by these researchers that the onset of wrinkling can be studied with help of the ratio of strain increments (dε_r/dε_θ) value during the drawing process. This value which could be determined experimentally over which the wrinkling takes place has been shown in the form of wrinkling diagrams for the above three different grades. An attempt is also made to rank the aluminium grade that appear to suppress the wrinkling based on results obtained in the form of wrinkling diagrams, established for the above three different grades, in terms of the strain increments ratio and the stress ratio parameters. Further it is observed that the Aluminium grade ISS 19660 having high strain hardening index value, low ratio of tensile to yield (σ_u/σ_y) and fairly good value of high normalized hardening rate shows better resistance against wrinkling. Drawing through the tractrix die shows better resistance against wrinkling comparing with the conical die.