锥台形壳体液压胀形过程的数值模拟

等边双圆锥台壳体具有形状简单、容易制作的优点,常用于小直径球形容器的无模成形。但在成形过程中,壳体赤道环焊缝处极易向内收缩,从而引发该处的失稳起皱,严重影响了球形容器的质量。针对这一问题,用刚塑性有限元对壳体在内压作用下的胀形过程进行了数值模拟,在此基础上,对锥台形壳体的初始形状进行了改进,以限制赤道环焊缝处向内的收缩。数值模拟结果表明,改进后的初始壳体既具有形状简单的优点,又能避免赤道处的起皱,且能获得圆度较好的球形容器,而这是等边双圆锥台壳体自由胀形所无法实现的。     

低碳钢管液压胀形的数值模拟研究

基于板料成形模拟的CAE软件Dynaform,研究了低碳钢管在不同加压方式下的自由胀形,比较了单直线加压、折线加压与脉动加压三种加压方式对胀形质量的影响;同时,研究了折线加压下不同梯度的加载压力对成形的影响;在脉动加压下,研究了不同的基础压力与脉动幅值、轴向进给速度对成形的影响。结果表明,在脉动加压与合适的折线加压方式下,管材胀形区的厚度更高,成形质量较佳。轴向进给速度、脉动幅值与基础压力的大小均会对成形结果产生影响。     

汽车液压胀形桥壳工艺的成本分析

液压胀形方法成形汽车桥壳是一种新工艺,它是指选择适当的管坯,首先进行推压缩径,将其端部直径缩减至零件图要求,然后进行轴向压缩复合液压胀形将中间部分扩张成形。笔者从产品质量和经济效益的角度论述液压胀形工艺在汽车后桥壳制造中的优势。在市场竞争日趋剧烈的环境下,采用可降成本的工艺不失为一种选择。     

液压胀形汽车桥壳的数值模拟及其试验研究

用有限元方法对液压胀形的汽车桥壳进行了数值模拟,得出轴向压缩量与液体胀形压力间的合理加载路径.通过试验和模拟对比分析了第一次胀形时液体压力相对管坯轴向压缩量恒定不变、液体压力按轴向压缩量线性变化、极限失稳及胀裂的情况,揭示出起皱的主要原因是液体压力过低,起皱后不利于后续胀形,而胀裂的主要原因是液体压力过高;第二次胀形时试件退火是最终成形成功的重要影响因素.模拟结果与相同条件下的试验结果对比,最大误差5 9%.     

管材液压胀形高度影响因素分析与有限元模拟

为了评价管材液压胀形的成形性能，通过理论分析并采用有限元模拟的方法对管材液压胀形高度的影响因素进行了研究，发现在一定范围内随着应变硬化指数n值和各向异性指数r值的增大，材料胀形高度升高；而摩擦系数f值越小，则材料的胀形成形性能越好。     

管材液压胀形高度影响因素分析与有限元模拟

为了评价管材液压胀形的成形性能,通过理论分析并采用有限元模拟的方法对管材液压胀形高度的影响因素进行了研究,发现在一定范围内随着应变硬化指数n值和各向异性指数r值的增大,材料胀形高度升高;而摩擦系数f值越小,则材料的胀形成形性能越好.     

T形管接头液压挤胀成形模

T形管接头(见图1)是近代工业上应用量大、面广的一种管道基础件,尤其在燃气具及制冷装置等行业中是重要的配件之一,过去采用焊接、铸造、体积模锻及机加工等工艺。但是,采用这些工艺进行生产,存在金属损耗大、产品质量低、生产成本较高和生产率较低等严重缺点。若能由无缝管一次塑性加工成形,既能显著地提高产品的力学性能,又可大幅度降低生产成本,提高生产率。     

汽车桥壳液压胀形极限成形系数及胀裂判据

利用研制的集增压器、冲液器、滑动胀形模具于一体的超高压液压胀形装置,在普通液压机上进行汽车桥壳样件的液压胀形胀裂试验,绘制出液体胀形压力与管坯压缩量不同的匹配关系时(即不同加载路径)的胀形极限图,揭示出极限胀形系数与管坯轴向应变存在线性关系kr=1 δ5-1.72εz,并与材料断后伸长率δ5有关.给出管坯胀裂时的应变判据|εn|=δ5及应力判据δθ=2σb,即胀裂时管坯壁厚方向的应变等于材料的延伸率,环向应力等于材料拉伸强度的2倍.研究成果能为理论研究及工程应用提供依据.     

管材液压胀形试验装置的开发

管材液压胀形试验装置的开发对管材液压胀形技术的发展起着不可估量的作用。简述了国内外近年来几种管材液压胀形的试验装置,包括外控液压增压式和内补液增压式试验装置,对比分析了它们的工作原理、技术特点、密封方式以及内液压力的产生方式,提出了试验装置开发的发展趋势。     

蘑菇形顶盖的胀形模设计

胀形工艺常采用钢模胀形、橡皮胀形和液压胀形等。若采用钢模胀形会使凸模的分瓣数增多,制件外观质量难以保证,并且模具结构复杂,给使用和维修带来不便。利用聚氨酯橡胶压缩变形时作用在坯料上的力, 使节板料产生分离或塑性变形而获得合格的零件。采用橡皮胀形既能保证制件的形状和表面质量要求,又使模具结构简单,制造容易,同时也给使用和维修带来方便。本文以蘑菇形顶盖聚氨酯橡胶胀形模为例,介绍橡皮胀形模中的一些小窍门。     

汽车前轴精密辊锻成形过程的数值模拟

汽车前轴的精辊-模锻工艺是一种用小成形力锻造设备成形较大型前轴锻件的塑性加工技术,其工艺关键在于精密辊锻。前轴的精密辊锻分4个道次,是典型的局部成形工艺。辊锻工艺由于旋转的模具与辊锻件之间的接触区域在不断变化,一直以来成为数值模拟的难点。对4个道次的模具建立了模型,采用三维刚塑性有限元程序DEFORM-3D模拟了前轴精密辊锻工艺,分析了辊锻过程中金属变形的规律,研究了模具参数对成形质量的影响以及辊锻力矩的变化规律。模拟结果对于改进辊锻工艺设计、提高模具设计水平具有指导作用。     

薄壁管数控弯曲成形过程有限元模拟系统的研究

建立了合理有限元分析模型,研究了有限元系统中单元的选取,边界和摩擦条件的处理,迭代收敛因子的确定以及起皱预测准则的建立等关键技术的处理。在此基础上自主开发了可预测起皱的薄壁管数控弯曲成形过程三维刚塑性有限元模拟系统。同时对该有限元系统的起皱预测结果进行了验证,并给出了一些模拟结果。     

板料冲压成形过程中起皱的数值模拟

将大变形弹塑性有限元法应用于金属板料冲压成形过程 ,在率形式的虚功原理下 ,并考虑金属塑性不可压缩的特性推导了有限元列式。在此有限元模型的基础上模拟了冲压过程中伴随着的起皱现象 ,用方板对角拉伸、筒形件的起皱模拟验证了模型的正确性。     

型内孕育硅铁块熔化过程的数值模拟研究

建立了描述硅铁块在型内熔化过程中传输现象的数学模型,在固相、液相和糊状区中的流体流动、热量和溶质传输用统一方程描述,用控制容积差分法耦合求解质量、动量、能量和溶质守恒方程,计算结果与试验结果进行了对比,两者基本一致,表明所建立的数学模型和采用的计算方法能够用于模拟型内孕育硅铁块的熔化过程,实现型内孕育工艺的优化设计。     

铸造型砂密实过程的数值模拟

基于试验数据,研究铸造型砂的耦合力学行为,并进行密实过程的数值模拟.建立了型砂瞬时材料模量与应变之间的耦合关系,针对压实过程中瞬时材料模量逐渐增加这一非线性特征,在有限元分析平台上,引入中间变量,提出了相应的直接显式计算方法.研究了紧实率、粘结剂等材料参数对型砂密实过程中应力应变分布的影响;考虑几何、接触等非线性因素,研究了模样角点的应力分布特征.并将计算结果与试验值进行比较.     

MULTIPOINT BLANK HOLDER FORCE CONTROL IN HYDROFORMING OF FUEL TANK

The study of multipoint blank holder force(BHF) control is carried out for hydroforming a complicated shape motorcycle fuel tank. By finite element method (FEM) simulation, the configuration of multipoint blank holder cylinders and the setting of local BHF are optimized, and the influences of the multipoint BHF on the hydromechanical deep drawing and conventional hydroforming processes are studied. The desired fluid pressure and whole BHF are predicted for hydromechanical deep drawing process. Finally, simulation results are testified by forming experiment, and they are in agreement very well.     

Bursting failure prediction in tube hydroforming processes by using rigid–plastic FEM combined with ductile fracture criterion

The most common failure in tube hydroforming is the bursting failure due to excessive thinning of large deformation. To evaluate the forming limit of hydroforming processes, the Oyane's ductile fracture integral I was introduced and calculated from the histories of stress and strain according to every element by using the rigid–plastic finite element method. The region of fracture initiation and the forming limit for three hydroforming processes, such as a tee extrusion, an automobile rear axle housing, and a lower arm under different forming conditions are predicted in this study. Also it is shown that the material parameters used in the ductile failure can be obtained from the experimental forming limit diagram. From the results, the prediction of the bursting failure and the plastic deformation for the three hydroforming examples demonstrates to be reasonable so that this approach can be extended to a wide range of practical tube hydroforming processes.     

液态挤压非稳态温度场的有限元模拟

以Ｇａｌｅｒｋｉｎ法建立了非稳定导热问题的有限元方程，确立了液态挤压成形过程的非稳态温度场的有限元模型，开发了相应的模拟软件，给出了稳定成形时的液态挤压温度场及工艺参数选取不恰当时的温度场分布，采用有限元模拟与试验相结合的方法分析了管材成形过程中发生断裂的内在原因，指出变形速度与凝固速度的协调是保证成形质量的关键因素。模拟结果与试验结果吻合良好。     

低压燃油雾化喷嘴流动能量损失特性数值研究

建立了描述燃油在有渐扩切向槽的低压燃油喷嘴内的三维流动数学模型,采用SIMPLE算法进行计算,探讨低压下这种喷嘴的流动阻力特性,并采用试验方法研究了低压下油的雾化特性,以确定优化的燃油雾化喷嘴的结构特性。结果表明：在θ= 6o左右时,燃油雾化喷嘴出口流体的回流卷吸作用消失;在低压下(p0=0.8 Mpa),当燃油雾化喷嘴的结构特征为n=3～4,L≤2.5,θ=5o~6o,a/b=1.2和Rx/rb≥2.5时,能量损失达到最小,喷嘴压降达到最低;结构优化的燃油雾化喷嘴在低压下可保持良好的雾化质量。研究得到的燃油雾化喷嘴可用于火电厂、化工及建材等燃烧动力装置的燃烧点火及助燃等。