直线焊缝差厚拼焊板的成形规律

基于直线焊缝差厚拼焊板半球胀形和经典力学理论,在低碳钢直线焊缝差厚拼焊板半球胀形试验的基础上,分析直线焊缝差厚拼焊板板厚比与板料成形能力之间的关系,提出直线焊缝差厚拼焊板板厚比与板料成形能力关系的力学模型.结合物理试验以及有限元仿真模型,分析焊缝移动量与板厚比的关系以及胀形高度与板厚比的关系,得到不同板厚比组合情况下的拼焊板成形性能结果,分析差厚拼焊板焊缝移动和成形能力下降的机理,归纳出差厚拼焊板板厚比与焊缝移动和成形高度之间的规律,可为生产实际提供理论指导.     

基于预偏移的激光拼焊板焊缝优化补偿方法

激光拼焊板成形时,由于两侧母材性能不同会产生焊缝移动现象,造成实际焊缝与设计焊缝位置不符。利用增量有限元解算工具,针对激光拼焊板的拉深成形过程,提出一种基于预偏移的激光拼焊板焊缝补偿方法。建立激光拼焊板成形有限元分析网格模型,通过对比成形前后设计焊缝和实际焊缝之间的差异,推导拼焊板焊缝偏差评价模型。以毛坯焊缝节点的位移预偏移量作为设计变量,以成形后的焊缝位置与设计焊缝位置的偏差最小作为优化目标,建立优化设计的数学模型。利用坯料网格的变形实现焊缝的预偏移,自定义外部优化程序实现预偏移策略。通过有限元迭代求解,补偿拼焊板成形过程中的焊缝移动,使成形后的焊缝位置与设计焊缝位置保持一致,对所提方法的有效性进行实例验证。     

差厚激光拼焊板的成形极限

为了进一步了解不同厚度钢板拼焊在一起后组成的板料(差厚激光拼焊板)在各种应变路径下的成形极限,通过试验检测了0.8,1.2,1.5 mm三种厚度的ST16板料在不同组合激光拼焊下组成的板料以及其各自母材的成形极限,并研究了不同加载情况下焊缝附近的应变分布.结果表明:差厚激光拼焊板焊缝附近的成形极限低于母材的成形极限,主要取决于较薄一侧母材的成形极限;厚度差越大焊缝两侧的应变梯度越大,成形性能越差.     

差厚激光拼焊板门内板的成形性能研究

门内板是激光拼焊板在汽车车身上应用的典型零件之一。推导了单向拉伸下差厚拼焊板的应力、应变与厚度关系的公式;通过数值模拟和实冲试验,研究0.8mm×1.2mm和0.8mm×1.5mm两种不同厚度组合对拼焊板应力、应变、厚度和焊缝移动量等成形性能的影响。模拟和试验的结果与推导的公式吻合:随着板厚比增大,薄侧板材承受的应力、应变变大,破裂的危险也相应增加,而厚侧板材的应力、应变随板厚比的增大而减小。     

拼焊板冲压成形中的焊缝移动分析

将拼焊板盒形件分解成包含横向或纵向焊缝的U形件拼焊板，从分析简单U形件拼焊板出发，考虑压边圈类型及压边力大小和分布、焊缝位置和方向等因素的作用，研究盒形件拼焊板金属流动规律和焊缝移动原因及移动趋向。研究结果表明：横向焊缝移动是由于厚薄两侧的负载能力和负载差异引起的；纵向焊缝移动是由于侧壁主应变的差异引起的；盒形件底部的焊缝具有U形件横向焊缝的移动特征，盒形件裙边和侧壁上的焊缝移动的原因不同于U形件的纵向焊缝，且移动方向也不尽相同。     

差厚高强度钢拼焊板成形性能研究

拼焊板是一种先进的制造工艺技术,就不等厚高强钢拼焊板的成形性能进行了研究.针对焊缝处于拉伸试件的不同方向进行了拉伸试验,并与母材的拉伸变形性能进行了比较,给出了不等厚高强钢拼焊板塑性拉伸变形性能的力学参数.进一步分析了不同焊缝方向对拼焊板塑性拉伸变形性能的影响.同时通过杯突试验对不等厚高强钢拼焊板的胀形性进行了测试,并与母材的胀形性能进行比较,试验表明,焊缝的位置对不等厚拼焊板的胀形性有一定的影响,最后讨论了焊缝在杯突试验中移动的规律及原因.     

差厚激光拼焊板的拉延切边回弹特性

采用数值模拟和试验的方法,对厚度组合为1.2 mm/0.8 mm的激光拼焊板进行拉延切边工艺分析,重点就压边力大小、摩擦因数、凹模圆角等参数对回弹的影响进行研究,测量各工艺参数下拼焊板拉延切边的凸凹模圆角处的回弹角、总的回弹角和侧壁曲率,还测量出拼焊板成形中的焊缝移动和应力分布情况和分析相互联系,并与拼焊板拉延弯曲回弹进行比较。分析认为,与拉延弯曲回弹相似,压边力、摩擦因数、凹模圆角等工艺参数对拼焊板拉延切边回弹有着明显的影响,而压边力是关键因素;拼焊板拉延切边回弹和拉弯回弹都与焊缝移动有密切的关系,控制焊缝移动将有利于回弹的降低;相比之下,拼焊板拉延切边回弹比拉弯回弹要小。     

激光拼焊板成形极限图性能分析

对汽车用冷轧钢板进行了等厚激光拼焊试验，并进行了成形极限图性能分析和将等厚激光拼焊板进行汽车零部件实冲试验。结果表明：尽管激光拼焊板激光焊缝部位由于焊缝的硬化其成形性能较母材有所降低，但通过激光焊缝位置的合理设计，激光焊缝的应变安全裕度能够满足汽车零部件的成形要求。     

差厚拼焊板盒形件成形影响因素及焊缝移动规律

研究了拼焊板厚度组合、强度组合及成形过程中焊缝移动问题。通过数值模拟技术,建立了有拉延筋和没有拉延筋情况下的有限元模型,分析了不同板厚组合和不同强度组合对拼焊板成形性的影响,同时分析了拉延筋对焊缝移动量的影响,揭示这些因素影响成形性能的一般规律,提出一种减少焊缝移动的方法。研究结果表明:差厚板薄板与厚板的厚度比值取不低于0.5时,有利于成形极限的提高;对于不同强度组合的差厚拼焊板,在无拉延筋时厚板侧选用低强度,在有拉延筋时,薄板侧选用低强度,强度比值不低于3.0时,拼焊板的成形极限趋于基本稳定;在拼焊板的成形过程中,拉延筋能减少强度差对拼焊板成形性的影响,也能减少焊缝的移动量。应用实践表明,诸如汽车后地板类覆盖件零件,沿焊缝垂直方向设计一条加强槛(筋)能有效增加零件刚度和减少焊缝移动。     

差厚激光拼焊板盒形件的数值模拟研究

拼焊板技术在汽车制造业中得到了广泛的应用。焊缝存在是拼焊板成形性能降低的一个重要因素,因此研究控制焊缝移动非常重要。通过对盒形件拉伸的应力分析,得到焊缝移动规律;基于非线性隐式算法,选用各向异性屈服准则,采用阶梯压边圈,精确建立了焊缝模型,对盒形件拉深进行了数值模拟,并与试验结果进行了比较。通过对模拟结果的应力、单元厚度分析,比较模拟和试验的吻合程度,验证了应力分析和模拟的正确性。     

基于DIC技术和硬度试验的焊缝材料参数识别新方法

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提出了一种基于数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术和硬度试验的焊缝材料参数识别方法。首先根据金相试验和硬度试验将拼焊板分为焊缝区、热影响区和母材区,并采用DIC技术和硬度试验分别获取拼焊板各区域的主次应变值和硬度值。然后根据塑性力学理论推导出应变硬化指数n与主次应变值的计算公式以及强度系数K与硬度值的计算公式。通过推导出的理论计算公式,分别求出焊缝区和两个热影响区的材料参数。实例验证表明,该方法比传统方法具有更高的精度。

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拼焊板车门焊缝布置与尺寸优化设计方法研究

传统拼焊板零件的焊缝线位置的确定是依靠工程经验来进行试错设计的,导致拼焊板的性能得不到充分的发挥。为了提高拼焊板零件的设计水平,集成双向渐进结构优化方法、灵敏性分析方法和尺寸优化方法,提出一套拼焊板零件设计的新方法。应用新方法进行了车门拼焊板系统的设计研究,研究结果表明,在保证拼焊板车门各种刚度性能要求指标下,车门系统减重125%。新方法能有效提高拼焊板零件的设计水平,一定程度上促进我国汽车工业的发展。     

拼焊板零件变压边力鲁棒控制策略研究

针对拼焊板零件冲压成形过程中恒压边力方法的不足,提出基于混合H2/H∞理论的变压边力控制方法,建立了变压边力混合H2/H∞控制模型,设计了变压边力混合H2/H∞控制算法和控制逻辑。采用该模型对拼焊板零件冲压成形进行反馈数值模拟,分析有无变压边力混合H2/H∞控制对拼焊板零件成形缺陷的影响,并在变压边力冲压机上进行试验验证。仿真和试验结果表明：基于混合H2/H∞理论的变压边力控制方法可成功冲压出车身前围上盖板,可有效避免恒压边力下的起皱和破裂两种缺陷,该控制方法同时考虑冲压行程和压边板位置进行压边力优化,具有更好的鲁棒性。     

差厚拼焊管胀形减薄率不均匀性分析

结合有限元数值模拟和试验,研究差厚拼焊管胀形减薄率分布规律,并从应变状态和应变历史角度分析减薄率不均匀性产生的原因,进而研究厚度比、长度比及硬化指数n对减薄率分布的影响。结果表明差厚拼焊管胀形时薄、厚管不同部位始终处于不同的轴向应变状态,导致在发生相同的环向应变时,厚向应变分布不均。厚管愈靠近焊缝区域减薄率愈小,薄管愈靠近焊缝减薄率愈大。厚度比和硬化指数n对壁厚分布影响明显,厚度比越大、n值越低,胀形后薄、厚管的壁厚差越大;但厚度比影响主要集中在焊缝附近,n值影响整个胀形区的壁厚分布。     

注塑件熔接痕产生机理及控制方法的研究

本文在研究熔接痕的产生机理的基础上,从塑件材料、制品结构、模具设计等各环节入手,分析了影响熔接痕形成的各种条件,建立了熔接痕形成的数学模型,并提出了控制熔接痕产生的措施。     

圆锥形件拉深过程中变压边力的研究

起皱和断裂是板料成形过程的主要失效模式，合理控制成形过程中的压边力，可以消除这些缺陷，提高成形性能。本文以圆锥形件的成形为例，采用Dynaform软件对变压边力控制的成形工艺进行了数值模拟计算，得到了最佳压边力变化曲线。本文还对模拟结果进行了实验验证。结果表明，变压边力拉深工艺能够极大提高板料的极限拉深高度。