比例加载路径下板料本构模型的建立及实验验证

根据单位体积塑性功相等原理，基于Druker公设以及等向强化模型，利用比例加载的特点，推导出板料在无卸载比例加载路径下的双向拉伸本构模型，并给出几种不同屈服准则下的本构模型。采用两种薄钢板BH220、SPEN进行了十字形双向拉伸实验研究，给出了这两种薄钢板在加载比例1：1和2：1情况下应力应变关系的理论曲线和实验曲线对比分析结果。结果表明，在小变形范围内，采用Hosford、Barlat89、Mises屈服准则得到的双向拉伸应力应变曲线与实验结果符合得较好。结合已有文献的研究结果说明：在小变形范围内以及无卸载比例加载路径下双向拉伸本构模型是正确性的；在小变形比例加载情况下，各向异性板料的强化规律为等向强化。     

不同强化模型下的板料成形极限

介绍Hill48屈服准则下基于不同强化模型的屈服方程。推导出能够用来确定随动强化模型和混合强化模型中参数的方程。采用单向拉伸曲线上所取得的数据,对所得方程进行拟合,得到参数值,并使用所得参数值得出三种强化模型下的单向拉伸曲线。结果表明采用上述方法能够准确地确定强化模型中的参数。给出随动强化模型和混合强化模型下成形极限的计算方法。基于三种强化模型,针对分散性失稳准则、Hill集中性失稳准则、凹槽失稳准则和平面应变漂移失稳准则,得到简单加载路径下的成形极限图和成形极限应力图。从这些图中可以看出,强化模型对成形极限图和成形极限应力图影响明显。因此应当确定板料在成形过程中的强化规律,选择合适的强化模型进行成形极限预测。     

板料冲压成形盒形件的毛料计算

选用反向法计算冲压件毛料外形，开发了独立的有限元源程序，提出了一种求算毛料初步解方法——投影均值法，该方法提高了程序的收敛性和稳定性。假定压边力作用在凸缘区外边缘节点上，根据通过某节点的单元边的长度调整该节点处压边力的大小，简化了程序且有一定的合理性。程序运行稳定，能快速准确地求得零件的毛料外形。     

参数求解方法对屈服准则的各向异性行为描述能力的影响

详细分析基于应力各向异性和变形各向异性两种求解Hill48屈服准则参数的方法。在给出两种各向异性参数求解表达式的基础上,具体分析Hill48屈服准则本身的局限性。以5754O铝合金板为研究对象,进行不同方向的单向拉伸试验。采用两种各向异性参数求解方法,基于Hill48屈服准则推导不同方向拉伸过程中的理论应力-应变曲线和拉伸过程中的变形规律。通过对比理论与试验结果具体分析参数求解方法对屈服准则精度的影响。基于两种参数求解方法,进行5754O铝合金板拉深试验的有限元模拟,讨论不同求解方法对凸耳现象的描述精度。得出结论：当对应力各向异性为主的问题进行分析时,应采用应力各向异性法求解;当对变形各向异性为主的问题进行分析时,则应采用变形各向异性法求解。研究结果对屈服准则在板料成形方面的合理应用具有重要的参考价值。     

板料成形极限应力图及其应用研究进展

简要介绍了板料成形极限判据的可靠性对于板料成形质量预测与控制的重要性;分析了传统的基于应变的成形极限(成形极限应变图)判据所存在的只适于在线性加载板料塑性成形中应用的缺陷;介绍了基于应力的成形极限判据(成形极限应力图)的应用前景;综述了国内外成形极限应力图的研究进展,并指出了目前成形极限应力图研究所面临的主要问题.     

板料冲压成形工艺的若干前沿技术

板料冲压成形工艺是一种重要的金属材料成形方法,在我国工业领域得到了广泛的应用。目前,成形技术和模具设计制造的水平已经成为国家制造水平高低的重要衡量标志,对提高产品的效益、质量和开发能力都十分重要。本文结合相关领域的研究现状和发展趋势,对板料冲压成形工艺和模具设计技术的相关前沿问题进行了介绍。     

一种基于数值模拟的金属粉末轧制力能参数计算方法

对金属粉末轧制的成形特点进行分析。基于可压缩连续体力学对金属粉末轧制的有限变形弹塑性本构模型进行推导,并编制了计算模块,利用该模块对铝粉轧制过程进行数值模拟。分析成形区域的特征,结果表明压实区所对应的等效应力、等效应变与相对密度都达到最大值,进入稳定轧制阶段后轧制力趋于平稳。结合对轧制变形的区域划分,根据应力、应变及密度等参数的分布,确定咬入角和中性角的位置。对轧制力和相对密度的实验和模拟结果进行对比分析,表明所提出的理论模型及计算模块稳定可靠。     

数值模拟中应用最小厚度准则预测板料成形极限

在数值模拟中应用最小厚度作为成形极限判据,研究最小厚度值与应变路径的关系。如果对从单向拉伸到双向等拉之间的各种近似线性应变路径均应用相同最小厚度值作为判据,那么得到的极限应变点呈近似线性分布。对实验数据点与计算点的相对位置关系进行分析,发现两者之间的比值存在着近似指数函数的关系。对拉-压区和拉-拉区分别采用两段指数函数对最小厚度值进行修正,使其成为与应变路径相关的变量。采用修正后的最小厚度准则作为数值模拟中极限应变的判据,对ST14钢等三种材料成形极限的预测取得了较好的结果。     

板料激光三维弯曲成形的工艺研究

激光成形是1种利用激光作为热源的热应力无模成形新技术.介绍了激光成形的工艺过程及加工设备,分析了激光成形机理,研究了板料激光三维弯曲成形的工艺以及典型工件的成形方案.最后综述了该工艺技术的发展前景.     

基于MARC的板料冲压成形过程有限元模拟研究

通过合理制定零件的成形工艺、模具参数来消除零件缺陷、提高成形品质是金属板料冲压成形的重要任务.通过探讨成形过程的数值模拟来分析金属板料各部分在冲压成形过程中的变形情况,预测成形缺陷,分析影响零件成形品质的因素的方法.以圆筒形拉深件的冲压成形为例,介绍应用商用有限元软件MARC对成形过程进行有限元模拟分析的实现技术,其分析结果与实验相符.     

基于塑性流动本构关系的多步反向模拟法

传统板料成形反向模拟法的本构关系是建立在塑性形变理论的基础上,无法考虑变形历史的影响.提出一种新型有效的多步反向模拟法,采用弹塑性材料模型提高计算精度:引入DKT12薄壳单元考虑类似模具圆角处的弯曲一反弯曲效应等应变历史的影响.提出一种基于塑性流动理论的本构方程,可以快速准确地处理弹/塑性变形及加载/卸载状况,提高了应...     

金属板材数控单点渐进成形回弹的实验研究

主要研究了金属板材数控单点渐进成形过程中的回弹问题 ,分析了影响板材渐进成形回弹的主要因素和变化规律 ,提出了一种通过增大成形角度控制回弹的方法。     

板料激光弯曲成形技术的研究现状及展望

综述了近年来国内外对激光弯曲成形技术的研究现状,概述了激光工艺参数、板料几何参数及材料性能等因素对弯曲成形的影响,分析了扫描轨迹对成形结果的影响以及激光成形闭环控制系统的应用,并对板料激光弯曲成形的应用和发展前景作了展望。     

基于代理模型的变复杂度方法在板料成形优化中的应用

板料成形优化中存在一些缺陷问题,如一步法与优化算法相结合时精度低、增量法与优化算法直接结合时效率低以及通过传统构造代理模型的方法构造高精度的代理模型时需要大量增量法模拟结果。为了充分发挥一步法和增量法各自的优点,提出采用变复杂度方法通过较少次数的试验样本点数据先在一步法和增量法间建立一个差值补偿响应面模型。通过一步法和差值补偿响应面模型构造新的试验样本点,在新构样本点和原有用增量法计算的样本点数据基础上建立移动最小二乘法代理模型,建立的移动最小二乘法代理模型精度和效率都较高。利用粒子群优化算法对移动最小二乘法代理模型进行优化求解。将该方法应用到了汽车某内板的成形性优化中,优化的结果显著地提高了板料的成形性。算例表明,该方法具有较高的精度和较强的工程实用性。     

板材多步逆成形中的滑移约束曲面优化构造方法

针对板材成形多步逆成形法中,滑移约束曲面构造的方法不能处理复杂形状零件的问题,提出一种基于优化的伪最小面积算法。该算法从优化的角度以滑移约束曲面的面积属性为研究对象,从而降低对零件形状的依赖度。该算法假定冲压时刻板材上的各物质点不发生流动,以冲压某一时刻凸、凹模的离散网格信息为已知量,此时刻凸、凹模各网格节点的z向坐标为约束,以所求滑移约束曲面的面积平方最小为目标函数,计算各三角形网格单元的面积,按与力学有限元中整体刚度矩阵相同的组装方式形成曲面的整体面积方矩阵,将空间曲面构造问题转化为一个标准二次规划问题,采用基于信赖域的方法求解该二次规划问题。弹簧支座和中柱算例的迭代次数和中间滑移约束曲面形状表明,该算法可以针对形状不规则的零件快速、有效的生成空间滑移约束曲面。     

A model of one-surface cyclic plasticity and its application to springback prediction

This paper presents an elasto-plastic constitutive model based on one-surface plasticity, which can capture the Bauschinger effect, transient behavior, permanent softening, and yield anisotropy. The combined isotropic-kinematic hardening law was used to model the hardening behavior, and the non-quadratic anisotropic yield function, Yld2000-2d, was chosen to describe the anisotropy. This model is closely related to the anisotropic non-linear kinematic hardening model of Chun et al. [2002. Modeling the Bauschinger effect for sheet metals, part I: theory. International Journal of Plasticity 18, 571-95.]. Different with the model, the current model captures in particular permanent softening with a constant stress offset as well as the Bauschinger effect and transient behavior under strain path reversal. Inverse identification was carried out to fit the material parameters of hardening model by using uni-axial tension/compression data. Springback predicted by the resulting material model was compared with experiments and with material models that do not account for permanent softening. The results show that the resulting material model has a good capability to predict springback.     

板料成形有限元模拟中的拉格朗日分析方法

数值模拟中的模拟方法对于建立一个可信赖的有限元模型非常重要。板料成形中包含大变形、大位移和摩 擦行为,模拟结果对不同的有限元模型有很大的不确定性。采用有限元软件MARC基于不同拉格朗日法建立了一 个有限元模型来分析深冲压成形过程。模拟中板料作为变形体,模具看作刚体,接触面间的摩擦约束采用修正的库 仑摩擦模型。板料应变、厚度的模拟和实验结果比较表明完全拉格朗日法(T.L.)和更新拉格朗日法(U.L.)的主 要区别在大变形和大位移上,小变形和小位移两者吻合较好。     

金属板料冲压成形的数值模拟

本文采用有限元动力显式算法模拟金属板料冲压成形的加工过程。四结点蜕化壳单元和刚体壳单元分别用来建立权和模具的有限元模型;更新Ｌａｇｒａｎｇｅ法和速率型本构关系被用来处理板料变形中的大应变和大转动;材料模型采用塑性各向异性屈服与等向强化模型;通过主从面模型定义板料和模具的接触,接触算法采用运动约束法,摩擦力用库仓定律计算;并利用动力松弛法对回弹过程进行了计算。模拟结果和实际零件比较,证明模型合理,算法稳定,结果可靠,具有良好的应用价值。     

On the prediction of the effect of process parameters upon forming limit strains in sheet metals

Plasticity analysis of sheet metal forming requires a detailed knowledge of the influence of process parameters on the stress–strain relationships from yielding up to localized necking, for accurate prediction of forming limits. Achievable strain and stress–strain relationships are sensitive to modulations in process parameters, chiefly temperature and strain rate. However, the effects of changes in strain rate and temperature are often complex as they also depend on the levels of strain, strain rate and the temperature employed. Such variations could be either triggered by the process dynamics of the forming operation or imposed for optimal exploitation of the material ductility. In this study, the influence of such process parameter modulations upon formability has been theoretically modelled, following the Sing–Rao prediction approach. The limit strains thus predicted compare favourably with experimental results for a drawing steel, thus validating the present formalism. This approach can also be adopted to accommodate non-linear straining conditions. Thus, theoretical modelling of strain-path-dependent forming limits, which has not been explored adequately so far, now becomes feasible.