整体壁板的电磁局部加载成形

电磁成形具有冲击载荷大和成形效率高等特点。以2024铝合金板为实验对象,利用电磁脉冲局部加载的新方法对整体壁板的成形进行了一系列实验研究,重点分析了加载间距、放电电压、板厚及约束条件对铝合金板料弯曲变形的影响。结果表明:加载间距、放电电压及板料厚度的合理选取对板料的变形至关重要。板料弯曲程度随加载间距的增大而明显增大且变形轮廓比较光滑,但加载间距不宜过大。板料弯曲程度在一定范围内随放电电压和板厚的增加而增大;约束解除之后,板料变形程度较解除之前有所增大,残余应力对板料弯曲变形的影响比板料减薄作用更为显著。     

板料电磁成形顺序耦合三维有限元仿真

电磁成形有限元模拟涉及多场耦合作用,其中结构场与电磁场之间的不同耦合方法对模拟结果影响显著。与松散耦合方法相比,顺序耦合方法考虑了板料变形对电磁场的影响,从而能够更精确的描述电磁成形过程。以ANSYS仿真软件为平台,建立板料电磁成形的顺序耦合三维有限元模型。通过不同耦合方法的模拟结果与实验结果对比表明,采用顺序耦合模型得到的板料变形与实验接近,而采用松散耦合模型得到的板料变形明显大于实验值。由此可见,顺序耦合模型是适合于电磁成形模拟的可靠模型。采用顺序耦合模型研究发现,放电电流的加载时间对板料电磁成形中板料变形的影响显著。当取放电时间为电流曲线的1.5个周期时,模拟结果与实验数据吻合最好。综合考虑计算效率与精度,板料电磁成形中放电电流的加载时间取1.5个周期为宜。     

汽车排气管件内高压成形数值模拟及试验

利用有限元分析软件,对汽车排气管件的压弯和内高压成形过程进行了数值模拟,研究了压弯成形过程中管坯在不同弯曲变形量下的壁厚分布和内高压成形过程中压力加载路径对成形零件壁厚的影响。基于有限元模拟结果,进行了压弯成形和内高压成形实验。结果表明,压弯成形和内高压成形弯曲叠加处最易破裂;通过优化加载路径可避免缺陷,获得壁厚均匀性较好的成形零件;成形实验结果与数值模拟结果一致。     

铝合金薄板电磁自由弯曲

采用并列矩形螺旋线圈对不同铝合金薄板进行电磁自由弯曲成形研究。分析了试样中点变形挠度与试样宽度及电磁放电电压的关系,结果表明:试样宽度与矩形螺旋线圈长度比值(当量宽度)为0.55时,试样中点挠度最大,板料塑性变形量最大,电磁成形装备利用率最高,从而得到使用矩形螺旋线圈进行电磁弯曲成形时的最佳板料宽度;采用最佳板料宽度进行不同铝合金板不同放电电压下的电磁自由弯曲成形,试验结果表明,试样中点变形挠度和放电电压呈二次函数关系。     

船用薄板柔性渐进成形工艺数值模拟及实验研究

针对船体外板典型的双曲面板材成形提出了局部压载和渐进滚弯两种柔性渐进成形方式。通过有限元数值模拟技术在正交实验下分别探究局部压载成形过程中板料厚度、凸凹模间距、凸模压下量和凸模圆弧半径对板料成形回弹半径的影响,以及渐进滚弯成形过程中滚轮下压深度对板料弯曲半径的影响。以双曲面船板中帆形板为例,基于ABAQUS/ExplicitStandard求解平台及正交实验参数结果,利用局部压载成形和渐进滚弯成形对双曲面板材进行多道次有限元仿真模拟成形。最后通过双曲面板材多道次局部压载成形实验验证了船用钢板柔性渐进成形工艺的可行性及有限元分析结果的可靠性。     

大型铝合金曲面零件电磁渐进成形线圈结构优化设计

针对大型铝合金曲面零件电磁渐进成形工艺中板料不均匀变形的问题,基于ANSYS多物理场模块建立电磁场-结构场耦合模型,对成形过程进行数值模拟分析,研究电磁成形线圈结构参数对板料变形行为的影响,包括:线圈层数、线圈匝间距、线圈层间距、导线截面积和导线截面形状。研究表明,线圈层数增加,板料变形均匀性降低,而板料的变形量增大,多层线圈有利于提高线圈的强度和使用寿命;线圈匝间距与导线的宽度越接近,板料均匀变形效果越好;矩形导线截面的线圈相对圆形导线截面的线圈使板料变形更加均匀;线圈层间距和导线截面积对板料均匀变形影响不大,但是合理的结构参数可以提高线圈强度。提出了一种非等间距线圈结构,非等间距线圈产生的电磁场和电磁力是不均匀的,在板料半径1/3处受到的成形驱动力较大,而这种不均匀的变形力,进一步改善了电磁成形中板料的变形不均匀性,电磁成形平板线圈能与变形后的板料较好的贴合,使大型铝合金曲面零件电磁渐进成形能通过多次放电连续均匀塑性变形。通过实验验证了线圈结构优化设计的可靠性,实验结果与模拟结果基本一致,误差在12%以内。     

工艺参数与模具参数对大型厚板弯曲件弯曲角度的影响

以8 mm厚Q345板料的弯曲为对象,研究工艺参数与模具参数的变化对板料弯曲成形性能及最终弯曲角的影响。建立厚板弯曲成形有限元仿真计算模型,确定适合板料弯曲成形的有限元数值模拟参数并分析板料弯曲过程中的应力情况以及回弹后的残留应力分布。通过正交试验,对比分析各参数对板料弯曲结果的影响,确定了对板料弯曲中弯曲角度的因素影响由强到弱为上模圆弧半径、上模下压量、下模圆角半径、下模开口。     

板料弯曲成形性能的有限元模拟研究

介绍了以Pro/E为模具结构设计平台,利用有限元动力分析软件ANSYS/LS-DYNA的前处理和求解模块对板料的弯曲成形过程进行数值模拟,分析了板料的弯曲性能,研究了弯曲半径对板料弯曲成形质量的影响,利用LS-PREPOST后处理器查看结果,得出应力应变曲线,为板料成形性能的检验提供了依据。     

基于LS-DYNA的铝合金板材电磁成形过程模拟及实验研究

研究了汽车用铝合金板材电磁成形塑性变形过程,采用LS-DYNA有限元分析软件进行1 mm厚的AA6014铝合金板材电磁成形变形过程的分析,并将模拟结果与实验结果进行对比分析。结果表明,板料首先在对应线圈半径的1/2附近开始变形,然后由于惯性作用带动中心区域材料进行变形,直至板料的初始动能逐渐耗散,最终变形为一个类似锥形件。当电容为2370μF,电压分别为4和3 kV时,电磁成形实验深度测量结果为49.61和40.26 mm,模拟结果为48.25和35.11 mm;板料变形最大区域的厚度实验结果为0.71和0.78 mm,模拟结果为0.70和0.79 mm,实验与模拟结果的厚度误差为0.01 mm。通过研究结果对比分析,获得了铝合金电磁成形塑性变形的过程,进一步为铝合金电磁成形工艺研究和应用提供了参考。     

复杂加载路径下板料屈服强化与成形极限的研究进展

本文在阐述塑性变形行为与成形极限对于解析板料成形过程的作用与意义的基础上 ,针对板料屈服准则、强化模型、成形极限及复杂加载路径的影响规律的研究进展进行了综述与分析 ,得出 :建立符合实际板料成形特点的复杂加载路径的实验方法 ,验证理论研究结果的准确程度及适用范围 ,确定复杂加载路径下的解析描述及实用判据 ,是目前该领域主要的研究方向。最后对实现复杂加载路径的实验方法及其可行性进行了分析。