金属板材激光弯曲成形应力应变场的数值模拟

采用有限元对激光弯曲成形过程中应力应变场的过程进行了模拟，分析了弯曲成形过程中钢板上下表面弹塑性变形的变化规律及激光工艺参数对成形的影响。模拟结果与实验结果基本一致。     

船舶钢板激光弯曲成形的实验研究

在对船舶钢板激光弯曲成形过程进行实验研究中，采用CO2激光器研究了激光功率、扫描速度、扫描次数以及钢板厚度对船舶钢板激光弯曲成形的影响规律。实验中实时测量了船舶钢板激光弯曲成形过程钢板弯曲角度和温度的变化。结果表明：钢板弯曲角度随激光功率的增加而增加，随激光束扫描速度的增加而减小，而且随着钢板厚度的增加，弯曲角度减小；激光工艺参数和钢板厚度都对钢板激光多次扫描成形产生影响，钢板的弯曲角度随着激光扫描次数的增加而增加。对于较薄的船舶钢板，钢板弯曲角度随扫描次数增加近似呈线性增加，而较厚的钢板，随扫描次数的增加，钢板弯曲角度的增加逐渐减小。     

镁合金网格壁板压弯成形数值模拟及实验研究

为探索镁合金整体壁板压弯成形的可行性,以及镁合金壁板压弯成形过程中金属的流动规律,对AZ31镁合金网格壁板压弯成形进行了数值模拟和实验研究。建立了有限元数值模拟的几何模型,采用有限元计算软件对AZ31镁合金网格壁板压弯成形过程进行了数值模拟研究,分析了镁合金网格壁板压弯成形中的温度场、应变场、应力场、破坏系数等的分布规律。确定了合适的AZ31镁合金壁板压弯成形工艺参数,并对镁合金网格壁板压弯成形进行了实验研究,获得了合格的镁合金网格壁板弯曲件,并分析了镁合金网格壁板成形件尺寸精度,模拟结果与实验结果相吻合,最大相对误差为16.7%。     

超高强钢板V形弯曲回弹影响因素有限元分析

回弹是超高强钢板冲压成形过程中影响冲压件尺寸精度和形状精度的重要因素之一.本文应用ABAQUS有限元模拟软件,以试验验证为基础,通过正交试验对超高强钢板980GI的V形弯曲成形与卸载回弹过程进行有限元数值模拟,研究试验过程中几何参数、工艺参数对回弹的影响.由模拟结果分析出各因素对回弹影响的主次顺序及变化趋势,并进行仿真预测,为实际应用提供参考.     

双相高强钢板的激光弯曲成形数值模拟

为了探究汽车车身用DP980双相高强钢板的激光弯曲成形特性以及激光参数对弯曲角的影响,利用ABAQUS有限元分析软件对DP980双相高强钢板的激光弯曲成形过程进行了数值模拟,研究了激光扫描过程中板材内部的温度场分布,揭示了DP980钢板激光弯曲成形的机理;并对激光功率、扫描速度、线能量等激光参数对板材弯曲角的影响进行了分析。结果表明,DP980双相高强度钢板的弯曲角随着激光功率的增加而增加,随着扫描速度的增加而减小,在一定的线能量范围内,弯曲角大小与线能量呈线性增长关系,并推导出了用于预测钢板弯曲角的数学模型。     

基于BP神经网络的管材数控弯曲多参数优化方法研究

针对管材数控弯曲成形过程中多工艺参数耦合的特点,基于BP神经网络,结合多目标优化算法研究了弯曲成形工艺参数的优化方法。采用ABAQUS对管材数控弯曲过程进行有限元仿真,并实验验证了结果的准确性。基于MATLAB平台,以芯棒直径、芯棒伸出量、防皱块与管材间摩擦系数等主要工艺参数为优化对象,以外壁减薄率、内壁增厚率(起皱)为优化目标,通过验证的数值模型获得样本数据,利用BP神经网络建立了优化对象和优化目标之间的映射关系,并采用多目标优化算法进行寻优求解,最后通过数值仿真实验验证了优化方法的准确性。结果表明:薄壁管数控弯曲有限元数值模拟结果与实验数据吻合较好,可以为神经网络提供准确可靠的训练样本;BP神经网络结合多目标优化算法可以有效地对弯曲工艺参数进行优化;优化的工艺参数有效地改善了弯曲管材内侧起皱和外侧减薄。     

超大面积头盖骨缺损补片冲压成形的数值模拟

以典型的超大面积头盖骨缺损患者的补片成形过程为研究对象,采用商用有限元软件,建立数值模拟模型,对钛合金头盖骨补片的成形过程进行有限元仿真,预测可能出现的网丝拉裂和起皱缺陷,分析不同冲压参数时成形缺陷的产生原因,并确定了能够获得良好结果的冲压参数。结果表明,采用夹持钢板工艺实现压边,以及在凸凹模具与夹持钢板之间、夹持钢板与钛网板之间涂抹润滑油后,可以有效控制起皱和拉裂缺陷的发生,得到合格的钛合金头盖骨补片,保证头盖骨补片数字化制造的成形质量。实验结果证明,数值模拟结果和实际吻合良好,为头盖骨补片的冲压成形工艺提供了理论基础。     

Invar 36合金厚板四辊滚弯成形及回弹规律研究

为了分析Invar 36合金厚板的四辊滚弯成形工艺及工艺参数对滚弯回弹的影响规律,进行了不同板料厚度和工艺参数条件下的Invar 36合金厚板四辊滚弯实验,同时基于ABAQUS有限元平台,利用Swift硬化模型、Mises屈服准则,建立了四辊滚弯有限元模型。通过有限元模拟结果与滚弯实验结果的对比发现,随着设定弯曲半径的减小,模拟精度随之提高。总体而言,有限元模拟结果和实验结果吻合度高,利用该有限元模型可精确预测Invar 36合金板料四辊滚弯成形件曲率半径。综合实验和数值模拟结果表明,弯曲半径越大、板料厚度越小、上下辊夹持力越小,则弹塑性变形中弹性应变占比越大,回弹越显著。     

铝镁合金油箱盖板成形工艺优化

采用有限元数值模拟技术,建立了AA5754铝镁合金板料成形的有限元模型,对油箱面板成形过程进行数值模拟,预测了缺陷出现的位置及程度,并据此设计并优化了模具型面,调整了工艺参数.根据优化的结果,进行了实验验证.结果表明,数值模拟与实验结果有良好的一致性.     

精密端子件冲裁工艺参数优化

冲裁工艺参数的合理设计对产品最终成形质量影响很大。采用DEFORM软件建立了板料冲裁过程数值模型,对板料冲裁断裂过程进行了有限元分析,并与实验相结合,确定了能准确模拟板料成形过程的断裂阀值;研究了不同工艺参数对制件断面质量的影响,通过正交法优化了模拟结果,获得了最佳工艺参数组合,并通过实验验证了数值模拟优化结果。     

钛合金筒形件真空热胀形壁厚效应的数值模拟

建立了钛合金筒形件真空热胀形的二维非线性热力耦合有限元模型。使用有限元软件MSC-Marc对钛合金简形件真空热胀形过程进行数值模拟。计算了钛合金筒形件真空热胀形过程的温度场和变形场，并进行了相应的实验验证。模拟结果与实验结果吻合较好。用建立的模型对真空热胀形过程中钛合金筒形件壁厚效应进行数值模拟，讨论了一定工艺条件下钛合金筒形件壁厚与弯曲角度、胀形量和残余应力之间的关系，为实际生产中制定和优化钛合金筒形件真空热胀形工艺参数提供理论与实践依据。     

316不锈钢超薄板脉冲激光焊残余应力及变形

在超薄金属板焊接过程中,残余应力及变形对产品质量有重要影响.文中研究了316不锈钢超薄板（厚度为70 μm）脉冲激光焊接过程的残余应力和焊接变形.采用热-弹-塑性有限元法和半椭球移动热源模型,考虑模型的几何和材料非线性因素,采用顺序耦合的方法对超薄板结构的温度场、应力-应变场进行模拟.采用光纤激光器对70 μm的316不锈钢板进行焊接,用红外测温仪对特征点热循环进行测量,用激光位移传感器测量了焊接变形,用X射线衍射应力测试仪测试了残余应力.结果表明,温度场、残余应力、变形的模拟计算结果与试验结果吻合.     

单曲率板材激光弯曲成形过程的有限元模拟

利用有限元软件MSC.Marc建立了单曲率板激光弯曲成形过程的热力耦合有限元模型。计算并分析了激光弯曲成形过程中板材内部的温度场、应力场和位移场。此外,还研究了扫描线的长度和单曲率板的初始形状对激光弯曲成形的影响。结果表明:随着扫描线长度的增加,板材的弯曲变形量增大;随着单曲率板曲率的增加,板材的弯曲变形量减小。实验结果验证了模型的可靠性。     

网格自适应技术在船用钢板激光弯曲成形过程数值模拟中的应用

利用有限元分析软件MSCMarc,采用不同网格划分方法 ,分别建立板材激光弯曲成形的三维弹塑性热力耦合有限元模型。其中一些模型引入了网格自适应技术。用这些模型计算分析了 6mm船用钢板激光弯曲成形过程的温度场及变形场。结果表明 ,自适应技术有效的缩短了模拟计算的时间 ,在精度变化不大的情况下 ,大大提高分析效率。计算结果与实验结果吻合较好。     

考虑接头几何参数的I-core全钢三明治板的刚度分析

激光焊接I-core三明治板常用的刚度设计公式,没有考虑接头几何参数的影响,在实际应用中其准确性受到影响. 通过外伸三点弯曲试验,对六种接头几何参数的I-core全钢三明治板的弯曲刚度和剪切刚度进行测量,并结合有限元计算,分析了接头几何参数对弯曲刚度和剪切刚度的影响. 结果表明,增加焊缝宽度可显著提高弯曲刚度和剪切刚度,而焊缝宽度大于60%芯板厚度后,焊缝宽度对刚度的影响减小. 间隙对刚度的影响可忽略.基于此结果,对三明治板设计时常用的刚度公式进行了修正.     

GH4169合金件真空时效过程数值模拟

以VR6072型真空热处理炉为例,建立了一个二维真空热处理炉非线性有限元模型,该模型考虑了辐射传热和材料热物性随温度变化等非线性因素的影响.利用有限元软件MSC.Marc对GH4169合金件真空时效过程中的瞬态温度场变化进行了模拟计算,预测了工件真空热处理过程加热滞后时间,对整个温度场变化过程进行了试验测量,模拟结果和试验结果吻合较好,为真空热处理虚拟生产和工艺参数优化提供了理论依据.     

采用热弹塑性有限元方法预测低碳钢钢管焊接变形

用有限元分析软件ABAQUS Code开发了用于模拟焊接温度场、焊接残余应力和焊接变形的热弹塑性有限元计算方法.通过建立三维有限元模型,预测了低碳钢钢管多层焊接时的温度场和焊接变形,并通过试验验证了所提出计算方法的精度和有效性.结果表明,在多层焊接条件下,采用有限元方法计算得到的焊接变形与试验结果十分吻合.     

焊接顺序对大型薄板装甲钢结构焊接变形的影响

基于有限元软件SYSWELD建立了大型薄板装甲钢结构的焊接有限元模型,采用Local-Global方法研究了焊接顺序对薄板结构焊接变形的影响. 通过对比焊缝截面宏观形貌,利用SYSWELD热源拟合工具,建立了适合现场焊接工艺的双椭球热源模型. 采用热弹塑性有限元法分析了T形和对接接头的焊接过程,获得了局部塑性应变和焊缝刚度,进而模拟了不同焊接顺序下薄板结构变形情况. 结果表明,现场焊接顺序下结构中部薄板焊接变形严重,最大变形量为9.6 mm,模拟结果与试验结果吻合较好;采用优化的焊接顺序,可有效控制薄板焊接变形,最大变形量可减小75%.