铝合金板材抗凹性能研究

通过力学性能测试、烘烤硬化性能测试和抗凹性能测试,研究了用于制备汽车覆盖件的6016铝合金板材的抗凹性能以及抗凹性与材料力学性能和烘烤硬化性能之间的关系。结果表明:6016铝合金板材经两年自然时效后,其强度略有增加,加工硬化指数n值和延伸率增大;板材在不同温度条件下经30 min烘烤后强度增加,烘烤硬化值随着温度升高而显著增加,表现出良好的烘烤硬化性能;板材的抗凹性能与烘烤工艺有关,烘烤温度越高,烘烤后材料的屈服强度越高,板材的抗凹性能越好。     

汽车覆盖件抗凹性能研究进展

随着汽车轻量化和个性化的发展,汽车车身材料更多的选择铝合金等轻质材料,因此,对于汽车外覆盖件的抗凹性提出了更高和更严苛的要求。主要总结了汽车外覆盖件静态和动态抗凹性能的影响因素,以及在预测分析和评估方面的研究进展,并阐述了为满足实际应用和技术支持的需要,抗凹性测试的设备设计与测试方法的最新进展。     

变径管内高压成形的厚度分界圆

为了研究变径管内高压成形过程中工艺参数和管坯几何尺寸对壁厚分布的影响,通过力学分析和全量本构方程,推导出变径管内高压成形厚度分界圆的解析公式.该公式反映了摩擦系数、膨胀系数、管端轴向应力与内压之比、送料区相对长度、管坯相对壁厚、零件过渡锥角等参数与厚度分界圆相对位置之间的定量关系,并与数值模拟规律一致.研究表明:随着摩擦系数、管端轴向应力与内压之比、送料区相对长度的增加,壁厚不变的厚度分界圆距离管端越来越近,即膨胀区壁厚减薄区域是越来越大的;而随着管坯相对壁厚的增加,壁厚不变的厚度分界圆距离管端越来越远,即膨胀区壁厚减薄区域是越来越小的.     

冷轧薄板成形性能研究的内容和方法

介绍了冷轧薄板成形性能研究的重点是成形极限,叙述成形性研究的基本试验和模拟试验方法,分析由这些试验获得的指标参数在评估冷轧薄板成形性能方面的作用.     

工艺参数对多点复合渐进成形厚度减薄的影响

为提高成形质量、预防破裂等缺陷,在金属板材多点复合渐进成形的基础上,通过建立三维有限元模型,对不同工艺参数成形方锥台制件进行了数值模拟和分析,探讨了制件成形过程中厚度分布和变化情况及不同工艺参数对厚度减薄率的影响.数值模拟结果表明,制件成形区对角线上的厚度减薄相比中线上的更严重,工具头直径和板材初始厚度越小、成形角和进给量越大,制件所能达到的最大厚度减薄率越大,制件越易破裂.多点复合渐进成形试验表明,数值模拟结果与实验相吻合.     

冷轧钢板的模拟成形性能与基本成形性能的相关性研究

在大量试验的基础上,用多元统计回归方法对11炉冷轧钢板的基本成形性能与模拟成形性能试验数据进行了回归分析和相关性研究。结果表明,各模拟性能指标与基本性能之间有着较好的对应关系。有的模拟成形性能指标甚至与基本性能之间存在着较强的相关性。全相关性系数达0．95以上。     

QP和DP钢面内成形性能与边部成形性能对比研究

目的 以宝钢生产的QP980、QP1180、DP980、DP1180 4种典型超高强钢材料为研究对象,进行QP、DP钢种材料面内与边部成形特性对比分析。方法 采用单向拉伸设备以及成形试验机,并结合DIC分析技术,对4种材料的力学性能、面内成形性及边部成形性进行试验研究。结果 与DP钢相比,同等强度级别QP钢的均匀延伸率及加工硬化系数均明显更高。在面内成形应变状态下,同等强度级别QP钢极限成形深度均明显大于DP钢的,但主、次应变大小差异不大。在边部成形应变状态下,同等强度级别QP、DP钢极限成形深度以及主、次应变大小均差异不大。QP、DP钢面内成形最大主应变均明显大于边部成形最大主应变。结论 与同强度级别DP钢相比,QP钢具有更高的均匀延伸率及加工硬化系数。QP钢材料的加工硬化系数高,材料内部协同变形能力强,面内成形性能明显优于DP钢材料的,但两者的边部成形性能差异不大;QP、DP钢材料能承受更大的面内主应变,受边部加工硬化及毛刺的影响,冲裁后,边部应变明显降低,在QP、DP超高强钢零件设计制造过程中,应尽可能避免边部发生较大的变形。     

用数值方法分析板梁结构抗动能穿甲性能

船体外板处于舰船防护结构的最外层，在受到半穿甲导弹攻击时起到限制其侵入深度的作用。根据前人的研究表明，考虑到抗穿甲能力、自重以及强度等各种影响因素，板梁结构可能是一种较优的抗穿甲结构形式。然而由于缺乏更深入说细的研究，难以弄清其抗穿甲机理。采用非线性动力学有限元计算程序LS-DYNA对半球形状半穿甲导弹作用下板梁结构抗穿甲性能进行了数值模拟研究。分析了板粱结构在穿甲过程中对弹体动能的吸收情况。对觇船防护结构设计有一定的指导意义。     

多点复合渐进成形与单点渐进成形的对比分析

为提高金属板材渐进成形的成形质量、成形精度、成形效率和成形极限,了解不同渐进成形工艺对制件成形性能的影响,本文以典型方锥台制件为研究对象,利用有限元软件MSC.Marc对2种渐进成形工艺进行了三维建模,对比分析了单点渐进成形和多点复合渐进成形对制件等效塑性应变、厚度分布和成形精度的影响.数值模拟结果表明:单点渐进成形的等效塑性应变和厚度减薄主要集中在制件相邻侧壁间的拐角处,而多点复合渐进成形的等效塑性应变和厚度减薄均匀地分布在制件成形区;相同成形工艺参数下,相比单点渐进成形,多点复合渐进成形更有利于制件的成形效率、成形质量、成形精度和成形极限的提高,更有利于抑制破裂等失稳现象的产生.2种渐进成形工艺的成形试验表明,数值模拟结果与试验相符.     

CR340轧制差厚板纵梁成形性能研究

目的 研究复杂应力状态下轧制差厚板塑性变形行为和韧性损伤机理,获得轧制差厚板成形性能规律,促进轧制差厚板在汽车工业轻量化中的应用。方法 应用细观损伤理论,采用有限元逆向法构建轧制差厚板GTN细观损伤模型,进一步结合有限元数值模拟技术研究轧制差厚板塑性变形行为和韧性损伤机理,对比分析差厚板与等厚板塑性变形特点,研究CR340轧制差厚板纵梁成形性能规律。结果 将有限元逆向法和实验相结合,获得了损伤参数值,建立了描述轧制差厚板韧性损伤行为的GTN细观损伤模型,结合有限元分析可知,孔洞体积分数在过渡区变形最大的区域增加最为明显,孔洞最先在此处聚集发展;相比于等厚板,轧制差厚板成形纵梁时,在和厚区交界处的过渡区产生了显著的应力集中,引起过渡区应变急剧增大,使应力和应变整体分布的不均匀性增加。结论 应用细观损伤理论和有限元数值模拟分析了轧制差厚板成形纵梁时韧性损伤最先产生的区域,结合应力和应变分布特点可知,与薄区相邻的过渡区在最大应变处最易出现成形缺陷。     

基于不同强化模型的GTN损伤模型及其在板料回弹有限元分析中的应用

为了进一步提高板料成形中的回弹预测精度,分别建立了基于Ziegler 线性随动强化模型、Lemaitre-Chaboche 非线性随动强化以及非线性混合强化模型的Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)细观损伤本构模型,并给出有限元数值积分方法。通过用户自定义材料子程序VUMAT 将损伤模型嵌入到有限元软件ABAQUS 中,以NUMISHEET’93 板料U 型弯曲考题为例,应用显隐相结合的方法模拟分析了不同材料强化模型和损伤对板料回弹量的影响。结果表明:在相同GTN 损伤模型情况下,线性随动和非线性随动强化模型预测得到的板料回弹量较小,等向强化预测的板料回弹量偏大,非线性混合强化预测的板料回弹量介于它们之间。材料模型在考虑损伤因素后,预测的回弹严重程度比无损伤情况时略小,与实验值更相近。     

Effect of the rheological parameters of the surface layer of structurally inhomogeneous billets on fore and strain characteristics in the case of plastic strain

On the basis of numerical simulation of the process of isothermal upsetting of a symmetric structurally inhomogeneous billet of AMg6 alloy with different rheological properties of the layers, rate sensitivity and strain-hardening coefficients of the surface layer material with fine-grained structure are determined, which ensure a considerable decrease in the level of normal contact stresses and the scalar damage parameter (degree of utilization of plasticity resource) of the article at the maximum values of contact friction factor. The possibility of using electric pulse treatment to obtain an efficient modified surface layer is substantiated. __________ Translated from Problemy Prochnosti, No. 4, pp. 123–131, July–August, 2008.     

厚板精冲技术的工艺研究

在吸取强力压边精冲、对向凹模精冲、振动修边和往复冲裁等金属塑性加工工艺特点的基础上,首次提出了往复成形精冲--一种新型的厚板精冲工艺方法,以突破传统精冲技术对加工材料的厚度限制.先用数值模拟的方法对新工艺进行了研究,然后研制了用于实现新工艺的模具,该模具由两个凹模,两个凸模组成,其动作比强力压边精冲更复杂.研究表明,新工艺与传统工艺相比,能够加工更厚的材料,利用新工艺,项目组通过实验获得了直径为Ф30 mm,厚度为12 mm的合格圆形35#钢精冲件.新工艺突破了传统精冲工艺对材料厚度的限制,将大大拓展精冲技术的应用范围.     

ECAPT 过程中 TE 工艺对 ECAP 变形规律的影响

通过对纯铝等径角挤压(ECAP)和等径角挤扭(ECAPT)变形行为的数值模拟,获得了材料在不同工艺下的应变和损伤情况.结果表明,在ECAPT工艺中试样通过ECAP通道后能获得比单独的ECAP更高的应变累积,应变累积量随TE通道螺旋角β的增大而增大,同时试样内部的应变分布也得到改善,试样在受到TE工艺的背压后材料表面受到剪切破坏的可能性也明显降低.     

大幅面板材渐进折弯成形的本构建模及模拟

为了提高大幅面板材成形的模拟精度,在板材折弯平面应变假设条件下,推导出基于Hill各向异性屈服准则的弹塑性本构方程.借助ABAQUS有限元软件本构模块用户子程序接口,通过编程将上述推导的应力-应变本构关系显示表达式嵌入ABAQUS分析平台.以超长大开口半椭圆形工件成形为例,建立了大幅面钢板渐进折弯的三维弹塑性有限元模型,并数值模拟了多道次渐进折弯成形及回弹全过程.模拟效果和工程应用结果表明,与传统的基于平面应力假设的本构关系模型相比,采用平面应变假设的本构关系模型的模拟结果更接近实验值.     

利用最小厚度准则预测高强热轧钢板的FLC曲线

为更便捷地获得成形极限图(FLD)中的成形极限曲线(FLC),用最小厚度准则,通过少量成形极限试验结合数值模拟来预测FLC.采用Barlat1989屈服准则对QStE340TM、SAPH370、ZStE260P三种高强度热轧钢板进行成形极限模拟,并以最小厚度准则作为极限判据,根据数值模拟结果绘制FLC图.计算结果表明,采用平面应变路径下的成形极限实验数据作为最小厚度准则的已知参数时,数值预测结果与实验结果能较好吻合.故采用平面应变路径下的成形极限实验数据,结合最小厚度准则和数值模拟,即可得到材料完整的FLC曲线.     

多点成形中压痕的数值模拟及极限成形力的分析

压痕是多点成形中特有的成形缺陷之一,对压痕形成过程进行模拟时,采用实体单元比壳单元计算更准确.但是板料较薄时,采用实体单元划分的有限元很多,计算时间极长.为获得最佳的计算效率及模拟结果,对不同材料和不同厚度的球面和马鞍面样件进行了对比的数值模拟.结果表明,当板厚与板宽的比值小于0.015时,采用壳单元模拟压痕也能得到比较准确的结果,而当比值大于0.015时,则应采用实体单元.在此基础上,对不同板厚、不同曲率半径下的马鞍面和球面件出现压痕时的极限成形力进行分析,得到了厚向压应变为1%和5%的压痕对应的成形力极限图.