有限元反推法评定AA6014铝合金的损伤参数

以汽车上常用的AA6014铝合金为研究对象,以Gurson模型为例,通过静态拉伸试验与有限元仿真相结合,用有限元反推法获得合适的损伤参数,并将得到的损伤参数应用于动态拉伸试验的仿真.结果表明:有限元反推法能够得到合适的损伤参数,损伤参数对应变速率不敏感,并且与网格的尺寸相关,随着网格尺寸的增大,损伤参数减小.     

基于Lou-2013韧性断裂准则5182铝板成形极限研究

以Lou-2013韧性断裂准则为理论基础研究5182铝合金板材的韧性断裂力学性能,设计圆孔试件、平面应变试件和平面剪切试件的拉伸试验来获取准则中的材料参数。通过该准则确定"断裂应变?应力三轴度"曲线,为ABAQUS软件中的韧性损伤材料模型提供损伤判据,构建5182铝合金板材的韧性损伤仿真模型。利用此模型对上述三个试件的拉伸过程,以及半球形凸模胀形试验过程进行有限元仿真,并通过数据分析绘制基础拉伸试验与半球形凸模胀形仿真相结合的5182铝合金板材成形极限图。试验与仿真表明,所建立的有限元材料模型能够准确地再现三种试件的力程曲线和断裂特征;通过基础拉伸试验与半球形凸模胀形仿真相结合求解出的成形极限图包含两条曲线:损伤成形极限曲线(Damageforminglimitcurve,Damage FLC)和断裂成形极限曲线(Fracture FLC)。与成形极限试验数据对比表明,采用Damage FLC判定板材破裂失稳偏于安全,为实测成形极限数值的下限,而采用Fracture FLC判定则偏于危险。     

金属延性断裂过程仿真与损伤破坏准则应用

在均质材料损伤破坏准则的理论应用研究基础上,对典型金属构件的非线性载荷—位移响应及其延性断裂过程进行数值仿真研究,发现常规工程数值计算中应用材料应力应变的单一曲线假设模拟构件非线性响应存在较大误差。为提高数值模拟精度,提出复杂应力状态下材料屈服以及非线性应力—应变曲线的理论修正项及其表达式。应用Wilkins延性损伤断裂准则,在Abaqus系统实现算法软件编程的基础上,对不同圆弧缺口及两类带孔板铝合金构件的延性断裂过程进行非线性有限元数值仿真,获得与试验结果吻合良好的应用结论。     

含点蚀损伤7075-T6铝合金拉伸性能数值模拟

在环境腐蚀的作用下,高强度铝合金的宏观拉伸性能,尤其是断裂延性会出现明显下降,严重危害结构的安全.文中在细观力学分析的基础上,引入细观损伤变量--孔隙率等效点蚀坑对材料性能的影响.根据未腐蚀材料拉伸试验数据,回归给出改进的孔隙率演化模型中的参数值.使用改进的Gurson屈服准则,对经过不同时间预腐蚀的7075-T6铝合金的延性断裂性能进行数值模拟.数值结果与试验结果吻合,证明文中方法的正确性和有效性.     

基于各向异性GTN模型的铝合金损伤参数确定

通过VUMAT用户自定义材料子程序接口,将考虑了材料各向异性的GTN模型嵌入到LS-DYNA软件中,并以6016铝合金平板拉伸实验为例,分别采用传统有限元反向标定法(仅以实验载荷-位移曲线作为唯一评判标准),和新增样件断裂方式及断后颈缩量作为评判标准,确定了6016铝合金材料的2组GTN模型参数,模拟6016铝合金平板样件在拉伸时的损伤演化过程。结果表明,由于GTN参数的不唯一性,采用传统有限元反向标定法确定的GTN参数不一定能准确反映出样件实际断裂情况和颈缩现象,而新增以上两个评判标准后,仿真结果与实验结果能很好的吻合。     

基于连续介质损伤力学的7075铝合金高温成形极限理论预测与数值仿真

开展7075铝合金高温单向拉伸试验和成形极限试验,获得了不同温度和应变率的应力-应变曲线和成形极限曲线。结果表明,在较高的温度和应变率时7075铝合金的强度减小、成形性提高。为描述7075铝合金高温损伤演化过程,提出一种改进的连续介质损伤模型,并建立了耦合损伤的多轴统一黏塑性本构模型。基于试验结果,运用NSGAII遗传算法标定了模型中的参数,标定后的本构模型可以很好地预测7075铝合金的高温热力行为和极限应变。通过有限元软件Abaqus的用户材料子程序VUMAT,该本构模型被编入到Abaqus软件中进行数值仿真计算。结果表明,仿真获得的成形极限曲线和应变场分布与试验和理论结果吻合度好,进一步证明了所建立的耦合损伤的多轴本构模型的正确性及其在高温成形极限有限元仿真中的适用性。     

基于包辛格效应的回弹仿真分析

金属材料在一个方向上的应变硬化降低了反方向的屈服强度,材料包辛格效应的存在对车身成形仿真精度产生了重要影响,尤其现今高强钢和铝合金的大量应用,使车身成形件的回弹问题日益突出,车身模具制造对有限元回弹预测的准确性提出更高的要求。为了提高回弹的仿真精度有必要对材料的包辛格效应进行研究,利用一套夹具对DC06和DP600两种材料的薄板进行拉伸压缩试验,获得不同预应变下的位移加载曲线,通过拉伸压缩试验结果与仿真结果的对比分析,得到能反映材料包辛格效应的非线性混合硬化模型材料参数。开展U形件成形试验,并建立试验的仿真模型,计算DC06和DP600薄板的U形件成形回弹量,分析等向强化、混合强化和随动强化本构模型对回弹预测精度的影响,针对回弹仿真结果和试验结果的差别,对影响仿真精度的材料模型因素进行分析。结果表明,DC06和DP600的包辛格效应大小存在差别,考虑包辛格效应有助于回弹仿真精度的提高,但小曲率弯曲成形回弹计算对材料本构模型的敏感性,限制了回弹仿真精度的提高。     

铝合金焊接结构力学性能试验研究

以铝合金焊接结构为研究对象,通过力学试验与有限元分析方法对焊接结构性能进行研究.选择5083、6061、6063、6082四种铝合金材料,采用TIG焊接方法对铝合金结构进行焊接,通过拉伸和硬度试验以及有限元分析方法,对四种铝合金材料、Ⅰ型坡口和Ⅴ型坡口、ER5356与ER5087焊丝、单面搭接和双面搭接连接方式等材料及...     

开孔层合板双轴拉伸渐进损伤分析与试验验证

基于渐进损伤分析方法,建立十字架层合板[0/90]4 s的逐渐损伤有限元模型。通过开发参数化应用程序,实现在ANSYS中的仿真应用。研究分析3种加载比对层合板双轴拉伸强度与破坏行为的影响,将有限元模型与试验进行对比验证,其强度计算值与试验值之间最大误差为9%。有限元仿真得出的失效位置与试验吻合较好,可见该模型能合理预测层合板双轴强度并可用于失效分析。     

挤压铸造汽车空压机铝连杆的研制与应用

对挤压铸造汽车空压机铝合金连杆进行了较全面的试验研究。包括挤压铸造工艺参数和模具结构参数的选择 ,连杆用铝合金材料的选配及性能试验 ,连杆的台架试验等 ;结果表明 ,挤压铸造铝合金连杆完全可替代钢质连杆。并获得了挤压铸造铝合金连杆的最佳生产工艺方案     

镁合金板材温热成形韧性破裂准则

针对镁合金板材温热成形数值模拟过程中无法精确判断材料损伤破裂失稳的技术难题,建立考虑温度效应的镁合金板材温热成形韧性破裂准则;基于单向拉伸试验和温热成形极限试验,采用试验和数值模拟相结合的研究方法,确定镁合金板材温热成形韧性破裂准则中的材料参数;以建立的考虑温度效应的镁合金板材韧性破裂准则作为判断破裂的标准,对AZ31镁合金板材的温热成形极限进行预测,并且通过温热拉延试验进行试验验证。研究结果表明,考虑温度效应的镁合金板材韧性破裂准则适合镁合金温热成形数值模拟,应用建立的韧性破裂准则成功的预测板材温热破裂方式,揭示板材温热成形韧性破裂机理,预测结果与试验结果体现较好的一致性。     

Comparison of Modified Mohr-Coulomb Model and Bai-Wierzbicki Model for Constructing 3D Ductile Fracture Envelope of AA6063

Ductile fracture of metal often occurs in the plastic forming process of parts.The establishment of ductile fracture cri-terion can effectively guide the selection of process parameters and avoid ductile fracture of parts during machining.The 3D ductile fracture envelope of AA6063-T6 was developed to predict and prevent its fracture.Smooth round bar tension tests were performed to characterize the flow stress,and a series of experiments were conducted to charac-terize the ductile fracture firstly,such as notched round bar tension tests,compression tests and torsion tests.These tests cover a wide range of stress triaxiality(ST)and Lode parameter(LP)to calibrate the ductile fracture criterion.Plas-ticity modeling was performed,and the predicted results were compared with corresponding experimental data to verify the plasticity model after these experiments.Then the relationship between ductile fracture strain and ST with LP was constructed using the modified Mohr-Coulomb(MMC)model and Bai-Wierzbicki(BW)model to develop the 3D ductile fracture envelope.Finally,two ductile damage models were proposed based on the 3D fracture envelope of AA6063.Through the comparison of the two models,it was found that BW model had better fitting effect,and the sum of squares of residual error of BW model was 0.9901.The two models had relatively large errors in predicting the fracture strain of SRB tensile test and torsion test,but both of the predicting error of both two models were within the acceptable range of 15％.In the process of finite element simulation,the evolution process of ductile fracture can be well simulated by the two models.However,BW model can predict the location of fracture more accurately than MMC model.     

电动汽车锂离子电池能量管理系统研究

为了给电动汽车提供良好的动力来源并保证安全可靠,根据万向纯电动汽车所用的锂离子动力电池的特性,提出了电池能量管理系统的总体设计方案.根据电池组使用要求,对管理系统进行了上位机与监控模块的硬件、软件设计;针对电池均衡的需要,提出了充电均衡控制策略;对电池配组进行了介绍,并提出了一种在工程上可行的电池配组方案.经实际调试和使用,该管理系统在纯电动汽车锂离子动力电池能量管理方面取得了良好效果.     

韧性断裂准则的试验与理论研究

对不同样式的45钢和6082铝合金试件进行了拉伸、压缩、剪切、扭转等材料试验，对工程中使用的11个韧性断裂准则进行对比研究，并利用专业塑性成形分析软件对试验过程进行二维和三维情形的数值模拟。指出目前使用的韧性断裂准则都不可能对材料在任意应力应变状态和变形累积的情况下给出一个固定阈值，并给出了基于等效应变和应力三轴度的韧性断裂准则修正公式，通过厚板普通冲裁和精密冲裁试验证明了结论的有效性。     

6061-T6铝合金薄板剪切试件设计及动态剪切力学特性分析

车身结构影响了整车的碰撞安全性,其中车身承载部件在碰撞过程中主要表现为剪切失效,因此需要对车身材料的动态剪切力学特性展开研究。为了描述6061-T6铝合金材料在复杂工况下的力学特性,进行了准静态和动态力学性能试验。基于不同应力状态和应变率下铝合金力学性能的测试数据,标定了材料的本构模型和断裂模型参数,并通过对比试验与仿真结果验证了材料参数的准确性。为了实现拉伸试验机开展铝合金薄板剪切试验,设计四种形状的薄板剪切试件,采用数值模拟对比所设计剪切试件的应力及应变分布,并分析不同剪切应变率对6061-T6铝合金材料剪切力学特性的影响规律。结果表明：圆形开口对称试件适用于研究塑性变形阶段的失效断裂,而圆形开口偏置试件适用于研究弹性变形阶段的应力应变关系。在低剪切应变率范围内,6061-T6铝合金无显著的应变率强化效应,然而随着应变率的增加敏感性有所提高。     

楔横轧加工铝合金内部损伤的研究

目前优质钢的楔横轧加工方面的研究已经成熟,但铝合金的楔横轧研究很少。使用韧性破坏准则对楔横轧铝合金的内部损伤进行了研究,得到了各个工艺参数对轧件内部损伤的影响规律:最大损伤量随加工温度的升高而下降;随轧辊转速的升高而升高;随模具的展宽角、成形角、断面收缩率的增大而减小。结论对实际生产具有一定的指导意义。     

电流输入电动汽车电池等效电路模型的比较

基于电动汽车系统仿真的研究需要,提出两个非线性等效电路电池模型：GNL模型和CR模型。为了评价两个模型的性能,以320单体串联的80 Ah镍氢电池组为研究对象,基于同一组复合脉冲试验数据,应用多元线性回归方法同时辨识Rint模型、Thevenin模型、PNGV模型、GNL模型和CR模型的参数,进而建立各等效电路模型基于MATLAB/Simulink的电流输入仿真模型,使用26.67 A恒流放电和FUDS工况试验数据来验证模型精 度。模型计算结果与试验数据的误差表明,电流输入等效电路模型中,PNGV模型和GNL模型更适用于电动汽车仿真,GNL模型具有更好的精度。     

Fracture analysis on flexible roll forming process of anisotropic Al6061 using ductile fracture criteria and FLD

In this research, the fracture phenomenon was investigated on flexible roll forming process of channel section using ductile fracture criteria and forming limit diagram (FLD) by considering the effect of anisotropy. For this purpose, a finite element simulation of the process using the ABAQUS software was done. The fracture in this process was evaluated by considering six types of ductile fracture criteria by UMAT subroutine implementation on the FEM software and using FLD criterion. Experimental tests were performed on 27 blanks of Al6061-T6 using flexible roll forming machine made in Shahid Rajaee Teacher Training University (SRTTU). Numerical results were validated by experimental results. In addition, prediction of occurrence and fracture position by ductile fracture criteria and FLD criterion were compared with experimental results; the Argon criterion was chosen as the most appropriate criterion to predict the fracture position and its occurrence. The fracture occurrence was only observed in a 60° bending angle for 1.5- and 2-mm thicknesses, and the fracture position error percentages of the Argon criterion with experiments for these cases were 18.7 and 3.5%, respectively. Also, the effects of parameters such as sheet thickness, bending radius, and bending angle on the fracture phenomenon by using the selected criterion of Argon were studied.     

基于扩展H∞粒子滤波算法的动力电池寿命预测方法

动力电池的性能随着使用会出现不可避免的老化,直接影响着电动汽车的性能和使用。在动力电池使用过程中对其进行剩余寿命的预测,可以确定动力电池的最佳维修和更换时机,进而有效延长动力电池寿命,增加电动汽车的续驶里程。因此,采用扩展H_∞粒子滤波算法进行动力电池的剩余寿命预测。进行锂离子动力电池循环老化试验,获取其全寿命周期的容量衰减数据。采用双指数拟合的方法建立电池容量衰减模型,并验证其准确性。将模型参数作为状态量,采用扩展H_∞粒子滤波算法对模型参数进行实时估计与更新,获得剩余循环次数以及预测结果的可信度。仿真结果表明,基于扩展H_∞粒子滤波算法得到的动力电池剩余寿命预测结果与基于粒子滤波得到的预测结果相比更加精确。