使用TRB管无补料的液压胀形成形阶梯管的研究

建立了TRB(轧制差厚板)管无轴向补料阶梯管液压胀形的有限元模型,研究了TRB管的过渡区和胀形区长度及阶梯管的设计壁厚对终成形件壁厚分布的影响,并对某轴向非对称阶梯管的成形进行了模拟。结果表明:成形件最小壁厚与设计壁厚的最大差值为0.109 mm,为设计壁厚的5.45%,而最大壁厚与设计壁厚的最大差值为0.117 mm,为设计壁厚的5.85%;非轴向对称阶梯管成形中最小壁厚、最大壁厚与设计壁厚的差分别为设计壁厚的4%与4.88%,因此,壁厚分布是均匀的。随设计壁厚增大,壁厚差和最小壁厚与设计壁厚的差增大;过渡区长度增大,壁厚差增大,在过渡区长度小于30 mm时,最小壁厚与设计壁厚的差快速减小,之后变化不明显;胀形区的长度对两个壁厚差的影响规律相似,随账形区长度增大,均为先减后增且壁厚差值变化量不大。     

预胀压力对轧制差厚板筒形件充液拉深成形的影响

为了进一步提高轧制差厚板的成形性能,将充液拉深工艺引入轧制差厚板的成形中,并重点考虑预胀形工艺的影响。通过数值模拟技术对轧制差厚板筒形件充液拉深成形过程进行了研究,确定了合理的液体压力加载路径,讨论了不同预胀压力作用下轧制差厚板的厚度过渡区的偏移以及厚度减薄情况,最终得到合适的预胀压力数值。研究认为:随着预胀压力的增大,轧制差厚板的最大厚度减薄率呈现先减小后增大的趋势,厚度过渡区偏移量则呈现不断减小的趋势;预胀压力为1.00 MPa时,能够获取较小的最大厚度减薄率,并将厚度过渡区偏移量抑制在较低的水平,从而改善轧制差厚板的成形性能。     

TRB管结构参数对弯曲成形的影响及优化

建立了TRB管无芯弯曲有限元模型,研究了薄区壁厚、过渡区厚度差和过渡区长度对TRB管弯曲成形质量的影响。增大薄区壁厚、降低过渡区长度和减小过渡区厚度差有助于提高管弯曲成形质量,但对于壁厚增厚率影响效果不明显。为了提高TRB管弯曲成形质量,建立了弯曲质量评价指标与结构参数之间的近似模型并进行了精度验证,进而对结构参数进行优化。结果表明:优化解与仿真模拟解的相对误差小于4%,说明结论是可靠的;与初始值相比,TRB弯曲管件最大壁厚减薄率下降了0. 369%,最大壁厚增厚率减小了0. 313%,最大短轴变化率降低了1. 852%,弯曲成形质量得到提高,说明优化方法具有良好的工程实用性。     

TRB管无补料液压胀形波纹管的研究

首次通过理论设计建立了在无补料液压胀形波纹管时，TRB管参数与S、V、U型波纹管参数的关系，并建立了TRB管液压胀形S型、V型、U型波纹管的有限元模型，验证了无补料液压胀形技术的可行性。有限元模拟结果显示，S型波纹管的最大壁厚差为设计壁厚的8%,壁厚差大部分为设计壁厚的0%～2.25%;V型波纹管的最大壁厚差为设计壁厚的9.33%,壁厚差大部分为设计壁厚的0%～4.17%,壁厚分布均匀。成形极限图显示，S型和V型波纹管的成形应力状态均在安全区内，而U型波纹管在成形过程中发生破裂。因此，TRB管能成形为壁厚均匀的S型和V型波纹管，但不能成形为壁厚均匀的U型波纹管，模拟与理论设计基本吻合。     

双层管自然胀形变形规律及临界载荷的模拟研究

利用数值模拟技术研究了双层管在管端固定和管端自由两种情况下的液压自然胀形,得到了2种情况下的临界液压胀形力和胀形高度、管件长度、管层厚度等的变形规律。研究结果表明,计算机数值模拟技术在金属复合管胀形技术研究中具有重要的作用。     

基于Dynaform的消音管液压胀形数值模拟

对管件的液压胀形工艺进行了研究,在此基础上以消音管为例进行了液压胀形数值模拟。基于Dynaform仿真软件,分析了消音管的成形过程,并对其成形极限和厚度变化情况进行了研究。针对液压胀形过程中出现的胀裂缺陷,通过优化加载路径等得到了合格的消音管成形状态,零件的最大变薄率为29. 6%。在数值模拟的基础上,根据最佳工艺方案进行了实际液压胀形试验,比较了仿真结果与试验结果的零件厚度,其相对偏差均在3%以内,并且相对变化趋势一致。研究结果表明,基于数值模拟的液压胀形仿真分析可以准确预测零件成形状态,从而提升设计生产效率。     

碳钢/不锈钢双金属复合三通液压胀形数值模拟及试验

为研究液压胀形工艺过程中碳钢/不锈钢双金属复合三通的成形性能,利用有限元模拟软件对碳钢/不锈钢双金属复合三通的液压胀形工艺进行优化计算,分析主要工艺参数对液压胀形支管高度与壁厚均匀性的影响;根据工艺参数模拟计算的结果,对碳钢/不锈钢双金属复合三通进行了实际冷成形试验。结果表明,内压力越大、摩擦系数越小,支管高度越高;摩擦系数越小、轴向进给速度越小,壁厚均匀性越好。实际冷成形试验结果与有限元模拟结果基本吻合。     

轧制差厚板成形极限的理论预测与数值模拟北大核心CSCD

轧制差厚板由于其板料厚度以及力学性能具有非均一性的特点,其成形极限的准确预测成为实际应用过程中的一大瓶颈。基于前期研究中获取的轧制差厚板的几何参数以及力学性能参数,通过改变试件的形状和尺寸,对板料进行了不同应变路径下凸模胀形的数值模拟,采用数据拟合方法获取差厚板的成形极限曲线,并将其与理论公式获得的成形极限曲线进行对比;最后,应用建立的成形极限曲线来预测差厚板盒形件的成形极限。研究结果表明:通过数值模拟以及拟合方法得到的差厚板成形极限曲线与理论曲线比较接近,能够实现对实际差厚板零件的成形极限的准确预测。     

不锈钢无扩口导管挤压连接成形数值模拟和试验研究

为了提高航空液压导管接头的可靠性,对不锈钢无扩口导管挤压连接成形中的关键问题进行了有限元模拟分析。针对DN8的无扩口导管模拟结果总结得出:胀形压力在160～200 MPa之间可以得到好的成形效果;对于不同厚度的胶套,得出最佳的使用长度范围;导管和导套之间存在0.1 mm的间隙配合时,胀形压力需要达到180 MPa。利用优化后的工艺参数进行无扩口导管挤压成形连接试验,试验后利用显微图像软件测量变形区域的管壁厚度,其与有限元数值模拟的厚度分布情况相吻合,且最大误差不超过8%,验证了本文工艺参数优化的合理性,对无扩口导管挤压连接成形工艺具有一定的指导意义。     

轧制差厚板盒形件成形性能研究

轧制差厚板在汽车轻量化方面展示出巨大潜力,为了推动差厚板在汽车零部件制造领域的应用,以盒形件为研究对象,通过实验和仿真研究了轧制差厚板的成形性能。分析了差厚板几何参数对其成形性能的影响,分别讨论了差厚板盒形件拉深成形极限以及厚度减薄率与差厚板几何参数之间的关系。研究结果表明:轧制差厚板的几何参数对其成形性能有极大影响,成形性能与薄板侧比例、板料厚度差、板料尺寸成反比例,而与过渡区长度成正比例。厚度过渡区偏向薄板侧,较大的过渡区长度、较小的厚度差以及板料尺寸对于获得更好的差厚板成形性能非常有利。     

聚氨酯橡胶硬度对薄壁三通管内高压成形的影响

以外径为Φ24 mm、壁厚为1.5 mm、长度为120 mm的H85黄铜管为例,以壁厚增减量不超过30％为合格品作为前提,以生成最大支管胀形高度的橡胶硬度为最佳参数,结合胀形实验和有限元仿真共同分析了60～90 HA范围内7种不同硬度的聚氨酯橡胶棒对等径三通管成形质量的影响.研究结果表明:随着橡胶硬度的逐渐增大,支管胀...     

轧制差厚板盒形件充液拉深成形的数值模拟

为了解决轧制差厚板在拉深成形过程中的破裂、起皱、过渡区移动等缺陷问题,应用充液拉深方法完成差厚板零件的成形。通过数值模拟技术,对轧制差厚板的充液拉深成形性能进行研究,完成差厚板盒形件充液拉深成形的仿真,对比分析充液拉深成形与普通拉深成形的优势,讨论液体压力对于差厚板成形性能的影响。结果表明,采用充液拉深技术能够改善差厚板的成形性能。随着液体压力的增加,厚度减薄率呈现先减小后增大的趋势,而过渡区移动量则逐渐减小。大尺寸的差厚板对液体压力的变化更为敏感,但无论对于哪种尺寸的板料,采用合适的液体压力均能够获得高质量的差厚板零件。     

螺杆钻具双等壁厚金属定子外高压成形方法研究

为了解决页岩气开采用螺杆钻具双等壁厚定子内螺旋曲面难加工的问题,建立双等壁厚定子的外高压成形数值模拟模型,研究管坯几何尺寸、液压力大小和回弹对定子成形质量的影响规律,通过实验和三维测量验证了数值模拟模型的准确性。结果表明：管坯几何尺寸与壁厚、等效塑性应变、位移、残余应力和间隙值成正比;成形液压力达到150 MPa及以上对等效塑性应变、壁厚几乎没有影响;定子胀型区域的回弹量大于过渡区域和接触区域;当成形液压力为210 MPa,管坯内径为88 mm,定子成形质量最优。     

铝合金防碰撞吸能管液压成形加载路径研究

针对防碰撞吸能管成形需要,提出了对铝合金6061圆管液压胀形过程的轴向进给补偿-液压力加载路径控制过程.通过数值模拟方法,采用分析软件ABAQUS 6.10对铝合金6061管材液压胀形的加载路径进行了研究.以成形件不发生起皱、破裂两种失效方式以及最终成形壁厚分布为依据,分析了不同轴向进给和液压力加载路径对成形件质量的影...     

Springback characteristics in U-channel forming of tailor rolled blank

Residual stress developed during the rolling process of tailor rolled blank (TRB) can affect the springback of finished parts considerably. Springback characteristics of unannealed and annealed TRBs were investigated by means of numerical simulation and experiments taking U-Channel as an example. TRBs were annealed by the annealing process (700 ℃, holding time 10 h), then stamping and springback processes of unannealed and annealed TRBs were simulated, and corresponding experiments were also carried out. Effects of the transition zone length, the blank thickness, the friction coeffcient and the die clearance on the springback of TRB were analyzed. The results demonstrate that the springback of TRB annealed at 700 ℃ for 10 h reduces significantly. For unannealed and annealed U-Channels, the springback of TRB U-Channel is in direct proportion to the die clearance and is in inverse proportion to the transition zone length, the blank thickness and the friction coeffcient. Springbacks of the thinner monolithic (uniform thickness) blank, the thinner side of TRB, the thicker side of TRB and the thicker monolithic blank are sorted in descending order.     

磁脉冲胀形管件材料本构参数识别方法

磁脉冲自由胀形后的管件沿轴向材料分布不均匀,且由于其特殊的几何形状无法通过单向拉伸试验获取其材料参数。为获取磁脉冲胀形管的材料参数,提出了一种基于显微压痕试验的磁脉冲自由胀形管件材料参数的获取方法,整个材料参数获取过程包括显微压痕试验、显微压痕试验有限元模型的建立及验证和基于多岛遗传算法(MIGA)的计算反求3部分。通过显微压痕试验获取胀形管轴向不同位置点处的载荷-侵入量曲线,然后通过改变显微压痕有限元模型中的材料参数使仿真得到的载荷-侵入量曲线不断逼近试验的载荷-侵入量曲线,当两曲线在最小二乘意义上达到误差最小时,由仿真得到的材料参数即被认为是真实的材料参数。最后,将反求得到的不同位置点的材料参数整体代入到磁脉冲自由胀形管轴向压溃仿真中,通过比较轴向压溃仿真与轴向压溃试验的变形模式以及力-位移曲线、峰值力、平均力、总吸能等参数来验证参数的准确性。     

薄壁管液压胀形过程的数值模拟

采用数值模拟与试验相结合的方法分析了薄壁管的典型液压胀形过程,得到了不同长度不锈钢管在管端固定和自由时变形区的厚度、轮廓形状以及成形极限的变化规律;分析了不锈钢管因长度变化而使变形参数发生规律性变化的原因。将试验数据与采用DYNAFORM软件进行数值模拟的结果进行了比较,分析了误差产生的原因,提出了通过使用数值模拟反求材料参数,用最佳数值模拟方式得到与试验结果更为接近和可信的方法。研究工作对改进数值模拟方法,更好地发挥数值模拟对实际应用的指导作用具有重要意义。     

Deformation analysis of double-sided tube hydroforming in square-section die

In this paper, in order to explore the deformation behavior of double-sided tube hydroforming in square-section die, effect of external pressure on the critical effective strain was theoretically analyzed firstly. And then a special experimental setup was designed for double-sided tube hydroforming in which the difficulty of simultaneous loading was overcome using two independent intensifiers and servo controlling while the sealing of external pressure was guaranteed by the O rings assembled in the interfaces of mandrel/base plate and outer cylinder/base plate. Furthermore, 5A02-O aluminum alloy tubes with outer diameter of 63 mm and thickness of 2 mm were investigated under different external pressures varying from 0 to 80 MPa. At the same time, numerical simulation was conducted using the Abaqus/Explicit software. It is shown that increasing of external pressure has an effect on the fraction of grain boundaries, the number and size of the microvoids and the microhardness in the transition zone, and thus increases the critical effective strain in the transition zone. It can be concluded that the deformation ability of the transition zone is improved by the external pressure in double-sided tube hydroforming of square-section. This investigation shows that double-sided tube hydroforming is a potential forming method for the fabrication of lightweight hollow structures using the tubes with low ductility.     

正列密集方形凸包件啮辊胀形数值模拟

通过提供单元凸、凹模的设计要点,使用Deform-3D软件对板料进行模拟分析,在长度为100 mm、宽度为130 mm、厚度为1 mm的塑性板料上,尝试模拟成形5列4排(纵横对正)、边长b=10 mm、高度h≤3.5 mm的正列密集方形凸包件.从啮辊胀形装置、凸包尺寸参数两个方面进行模拟研究,首先论证了压料框的必要性,...