基于Oyane韧性断裂准则的板料成形极限预测

本文基于Oyane韧性断裂准则,结合数值模拟方法,预测板料不同应变状态下的极限应变.准则中的材料参数通过单向拉伸和平面应变拉伸试验确定.在模拟胀形试验获得每一时间步应力、应变值的基础上,应用韧性断裂准则预测板料的成形极限.模拟结果表明用韧性断裂准则和数值模拟相结合的方法能成功获得板料的成形极限图.     

韧性断裂准则在高强钢板料成形中的应用

 针对板料成形中的韧性断裂准则预测成形极限的方法,进行了综述和分析,提出了利用韧性断裂准则能够较好地预测塑性差的板料成形极限,而且还能考虑应变路径的变化．将Cockroft和Latham准则应用到高强度钢板DP590的成形预测中．对高强钢DP590进行了单向拉伸试验,获得了相应的物性参数．同时对该高强钢进行了方盒件成形试验,并进行了相应的有限元模拟．通过对高强钢的极限试验,利用有限元模拟获得了该材料的Cockroft和Latham准则常数．最后利用该常数对方盒件的拉深过程进行了缺陷的预测,模拟结果和试验结果完全吻合．表明韧性断裂准则是可以应用到高强度钢板的成形中的．     

基于韧性准则的金属板料冲压成形断裂模拟

该文基于Rice-Tracey韧性失效准则,探索金属板料冲压成形的断裂数值模拟方法。首先设计两种试验,并结合有限元分析结果确定双相钢板料的材料失效参数;然后,基于Abaqus软件的显式模块Explicit,编写采用Rice-Tracey韧性失效准则的用户自定义材料子程序VUMAT;最后对双相钢薄板深拉成形过程中的断裂行为进行数值模拟,并进行了试验验证。结果表明,数值模拟结果与试验结果吻合较好。可见,Rice-Tracey韧性准则可用于金属板料冲压成形的断裂预测。     

金属韧性断裂准则的数值模拟和试验研究

对不同外形的45钢试件进行了拉伸、压缩和扭转等材料试验,对工程中常用的5个韧性断裂准则的适用范围进行了对比研究,并采用Gurson-Tvergaard(GT)多孔材料本构模型对试验过程进行了数值模拟.指出目前使用的断裂准则都不可能对材料在多种变形条件下给出一个固定临界值.根据金属成形工艺特点,综合考虑拉伸型和剪切型2种不同韧性断裂机制,提出一个统一的韧性断裂准则形式.试验和数值计算结果证明了该准则的有效性和普适性,进而利用单向拉伸和扭转试验确定的材料常数合理地预测压缩过程中的韧性断裂现象.     

板料数控渐进成形中变形力的研究

研究了板料数控渐进成形变形力的2种计算方法:按照纯剪切变形的方式计算变形力;按照剪切和弯曲综合变形的方式计算变形力。同时,通过实验测量出渐进成形的实际变形力。通过比较,实验测定的变形力与假定剪切弯曲变形计算的变形力相近,可以认为渐进成形是一种剪切弯曲变形。     

非线性路径下板料拉深成形过程中破裂预测

在优选模型参数和简化孔洞形核规律的基础上,采用Gurson-Tvergaard (GT) 多孔材料本构模型分析圆筒件拉深过程;根据金属成形工艺特点,综合考虑拉伸型和剪切型2种不同韧性断裂机制,提出一个统一的韧性断裂准则形式.对于未经过预变形和经过预变形的圆筒件拉深试验和数值模拟进行了比较,结果表明:相对于成形极限图,新的韧性断裂准则可以更加准确地预测非线性路径下圆筒件的拉深破裂.     

板料成形模拟中压边力处理的研究

针对弹性压边建立了一个力学模型,用于板料成形的动力显式有限元模拟.以MUMISHEET'93方盒拉深标准考题为例,模拟了方盒在不同压边力情况下的起皱情况.数值计算结果表明该模型能有效地模拟弹性压边力,并预测工件法兰部位的起皱状况.     

研究单位压边力值对板料成形性能的影响

主要介绍板料在拉深成形过程中单位压边力值对板料成形性能的影响。研究方法采用仿真技术,指出板料在成形过程中如按最初设定的单位压边力值进行成形,那么,板料成形过程中单位压边力值将逐渐增大,严重影响板料成形极限。如果采用控制板料在成形过程中压边圈下坯料的单位压边力值,将提高板料成形极限。其结论为生产现场提高板料成形性能和表面质量提供了一种可实施的方法。     

板料成形过程动力分析中的惯性效应的研究

本文指出板料成形中采用曲面压料面时压边圈夹紧过程动力显式有限元分析存在惯性效应问题,采用能量法分析了影响惯性效应的一些主要因素,提出"虚拟补实压边圈"方法以克服惯性作用,高效实现曲面压边圈夹紧过程的动力显式有限元模拟,对于连续快速地模拟曲面压边和拉延等多阶段板料成形过程有重要意义.     

板料液压成形技术的发展动态及应用

介绍了板料液压成形技术的发展,尤其是近几年发展起来的径向加压的液压成形、液压成对成形和粘性介质压力成形等3种金属成形技术,以及近几年国外板料液压成形设备的开发和应用情况.     

Evaluation of ductile fracture in sheet metal forming using the ellipsoidal void model

The ductile fracture in the simulation of sheet-metal-forming processes is evaluated by the ellipsoidal void model previously proposed by the author. In the present study, the simulation and experiment of the hole expansion test are performed using six types of metals. For an alloy, the relationship between prestrain and hole expansion ratio calculated using the ellipsoidal void configuration and ellipsoidal void shape and that calculated using the ellipsoidal void configuration and circular void shape agree with the relationship obtained experimentally. For a pure metal, the relationship between prestrain and hole expansion ratio calculated using the average void configuration and average void shape agrees with that obtained experimentally. Furthermore, the method of introducing prestrain to an as-rolled sheet is proposed, and the prestrain in this sheet is estimated.     

A finite element model for thermomechanical analysis of sheet metal forming

A thermal model based on explicit time integration is developed and implemented into the explicit finite element code DYNA3D to model simultaneous forming and quenching of thin‐walled structures. A staggered approach is used for coupling the thermal and mechanical analysis, wherein each analysis is performed with different time step sizes. The implementation includes a thermal shell element with linear temperature approximation in the plane and quadratic in the thickness direction, and contact heat transfer. The material behaviour is described by a temperature‐dependent elastic–plastic model with a non‐linear isotropic hardening law. Transformation plasticity is included in the model. Examples are presented to validate and evaluate the proposed model. The model is evaluated by comparison with a one‐sided forming and quenching experiment. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

Effects of yield surface shape on sheet metal forming simulations

Three phenomenological yield criteria are adopted to describe the plastic behaviour of sheet metals with normal plastic anisotropy. The sheet metals are assumed to be elastic-plastic, rate-sensitive and incompressible. A rate-sensitive thin shell finite element formulation based on the virtual work principle is derived for the three yield criteria. The effects of the yield surface shapes based on the three yield criteria with the same value of the plastic anisotropy parameter R on the strain distribution and localization are investigated under a hemispherical punch stretching operation and a plane strain rawing operation. The results of the simulations show that the yield surface shape, in addition to the plastic anisotropy parameter R, controls the punch force, strain distribution and strain localization for the punch stretching operation. However, the yield surface shape does not affect the punch force and the strain distribution significantly for the plane strain drawing operation. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.     

薄板类件多点成形过程的数值模拟

以希尔关于弹塑性材料唯一性的充分性条件为理论基础,采用虚功率增率型原理,建立了多点成形的有限元模型,探讨了板材厚度、材质及弹性介质等因素对成形结果的影响,通过数值模拟找出参数合适的弹性介质,并对薄板类件的多点成形过程进行了实验验证.研究表明,通过使用参数合适的弹性介质,可以有效抑制压痕现象的产生,并能保证工件的成形精度;实验验证表明对马鞍形件多点成形过程中压痕现象的模拟是合理的.     

一种韧性断裂模型的理论研究和实验验证

为研究高强钢板成形过程中的损伤破裂机理,更准确地预测高强钢的断裂失效行为,基于细观损伤力学的空穴理论,并在屈服函数就是塑性势函数的通用性假设基础上推导了各向同性的韧性断裂模型;同时引入Lode参数以反映不同应变状态下空穴形核、长大以及聚合的差异,提出了一种包含应力三轴度和Lode参数的新模型.在Hill正交各向异性屈服假设下,描述了平面应力状态下应力比值、r值与应力三轴度、等效塑性应变的关系.最后,针对DP590进行了参数确定和实验验证.结果表明:应力三轴度在高强钢韧性断裂中仍然起主导因素,在低应力三轴下,材料主要是剪切型破坏,空穴的长大及聚合方式主要受剪应力影响,高应力三轴下,空穴损伤主要受拉应力影响,断裂是韧窝形的;Lode参数决定了应力组成形式,也间接地反映了应变状态,它与应力三轴度共同决定了空穴损伤的发展.新的模型能较准确地预测DP590的成形极限.     

基于FEA的板料成形工艺优化及评价函数研究

基于有限元和优化方法的板料成形工艺优化设计技术已经成为新的研究热点,建立合理的评价标准以形成目标函数,从而用于评价冲压件的成形性是其关键技术之一.提出局部成形性、整体成形性和综合成形性评价函数.基于试验设计法,结合方盒形件拉深以及发动机罩外板成形,验证了本文提出的评价函数具有良好的可靠性和易用性.