凸模加载速度对某航空导管双翻边成形不均匀变形的影响

为解决5A02薄壁铝合金导管的不均匀变形影响其成形质量的问题,基于有限元仿真,并结合理论和实验方法,对5A02铝合金管件端头多道次双翻边的不均匀变形进行了深入研究.解决了该成形过程中有限元建模关键技术,建立了导管多道次双翻边成形有限元仿真模型,基于该模型获得了真应力-真应变规律;并提出了不均匀变形度表征方法,研究获得了...     

基于凸形集磁器的管件电磁胀形电磁力及成形性分析

针对传统管件电磁胀形存在的壁厚减薄以及轴向变形不均匀的现象，提出了基于凸形集磁器的管件电磁胀形方法，通过调控径向电磁力分布以及轴向电磁力协同加载，为同时改善管件的壁厚减薄量过大和轴向变形不均匀提供了新的技术途径。为验证成形有效性，利用COMSOL软件构造了管件二维轴对称电磁-结构耦合模型，对比分析了有无凸形集磁器时径、轴向电磁力分布、轴向变形均匀性和壁厚减薄量变化，并研究了凸形集磁器内外壁高度对管件成形的影响。结果表明，相较于传统管件胀形，新成形方法下管件轴向变形均匀性提高了4.2倍，壁厚减薄量减小了33%。     

大口径无缝三通管翻边成形工艺研究

因国内对翻边成形大口径无缝三通管件的工艺研究较少,尚处于初始阶段,所以本文重点对翻边工艺过程中的应力、应变进行了理论计算,且利用Deform软件对翻边工艺进行有限元模拟,分析了变形过程中应力及应变变化规律:管件在平面应力作用下变形区厚度减薄,支管切向应变、径向应变增大。通过模拟验证了预制孔对翻边质量影响非常关键,管件翻边属伸长类变形,变形区厚度减薄与径向应变和切向应变有关。     

5A06铝合金壳体拉深及翻边成形研究

首先通过理论计算获得了5A06铝合金壳体拉深成形的关键工艺参数的取值范围。在此基础上,采用控制变量法,通过有限元模拟,着重研究了拉深过程中的关键工艺参数(压边力、凹模圆角半径和凸凹模间隙)对5A06铝合金壳体拉深成形过程中的径向应力、周向应力以及壁厚的影响。通过对径向应力、周向应力以及壁厚的影响结果分析,获得了较为合适的拉深工艺参数组合。随后展开了翻边的有限元模拟,验证了5A06铝合金壳体拉深后退火再进行翻边的工艺可行性。经实验,5A06铝合金壳体拉深及翻边成功。     

小直径管件电磁成形的响应面优化

管件电磁成形过程中，由于电压过高导致管件破裂，或者电能转换成不必要的光能和热能等形式的能量从而导致变形量或成形不均匀的问题，使得电磁成形的成功率较低。为了提高小直径管件的成形质量与成形效率，通过响应面优化和中心复合实验设计方法对电磁成形工艺进行优化。采用中心复合实验方法，将加载电压、管件长度、管件材料作为因素，分别设置加载电压为5500、6500和7500 V,采用长度为18、45和65 cm,材料为3003铝合金、6063铝合金和2024铝合金的小直径管件，通过拟合回归方程并进行方差分析，最后得出材料为6063铝合金、管件长度为52 cm、加载电压为6000 V为最优解。     

异厚度铝钢电弧辅助激光对接熔钎焊温度场和应力应变场数值模拟

以厚度2 mm的 5A06铝合金板和1 mm热镀锌ST04Z钢对接熔钎焊试验为研究对象. 采用ANSYS有限元软件，选用高斯函数分布的热源模型模拟TIG电弧和三维锥体热源模型模拟激光的不重合组合热源. 基于所建立的不重合组合热源模型对温度场和应力场进行耦合分析，得到焊接过程中的温度场和应力应变分布. 结果表明,铝钢异厚度熔钎焊在焊缝及其附近区域中的纵向应力是拉应力，钢一侧远离焊缝产生较大的压应力，变形较大；铝合金一侧远离焊缝产生相应的变形，压应力相对较小，温度场、残余应力模拟结果与试验结果吻合较好，证明所建组合热源模型正确.     

电磁校形过程中磁场力耦合模拟分析

管件磁脉冲校形是指利用电磁成形工艺使管件在磁脉冲力的作用下高速撞击模壁并贴模的一种先进校形工艺。目前。电磁成形工艺中应用较多的是管件电磁胀形、缩颈以及平板成形，而管件校形工艺及理论研究很少。本文提出了一种基于ANSYS重启动分析的电磁一结构强耦合模型。模型考虑了管件变形对磁场计算的影响，能够准确的模拟电磁成形过程，并有效的避免了空气网格畸变对结构变形的影响。分析了电磁校形过程中管坯不同变形状态下系统的磁场力大小及分布。讨论了管件中最大磁场力的发生时刻，给出了模具中的涡流及磁场力的分布。     

铝合金Ω形波纹管轴向低压压形工艺

为了得到具有大直径大膨胀率且壁厚减薄小的铝合金Ω形波纹管,提出了一种轴向低压压形工艺,其核心思想是通过合理匹配成形内压与轴向进给间的关系来提高波纹管的成形质量。同时,通过实验与数值模拟分析结合的方式,基于ABAQUS有限元分析软件,建立了波纹管轴向低压压形过程的有限元模型,并基于波纹管轴向低压压形过程中的等效应力及壁厚分布情况,分析了3种不同加载路径对波纹管成形过程的影响,获得了成形内压与轴向进给间最佳的匹配关系。结果表明,由加载路径3阶梯形匹配关系所得波纹管的形状精度高,最大减薄率为12.1%,验证了工艺的可行性。     

电磁阀波纹管结构优化与应力数值模拟

面对新能源汽车空调技术的需求，作为空调系统的核心部件电磁阀的性能是系统稳定的关键，而针对电磁阀尤其是其中波纹管结构优化与应力分析的研究甚少。采用有限元分析法，建立波纹管结构简化模型，分析波纹管的波高、壁厚对波纹管的刚度和等效应力的影响。结果表明：波纹管的波高与刚度、等效应力成负相关，壁厚与刚度、等效应力成正相关，设计波纹管结构时，需要综合考虑壁厚、波高、刚度与等效应力影响。以波纹管为研究对象，利用Ansoft Maxwell和ANSYS Workbench建立波纹管的电磁结构耦合有限元模型，通过Ansoft Maxwell电磁场有限元分析得到电磁阀电磁力分布情况，把电磁力作为载荷导入ANSYS Workbench中，对波纹管的主体结构进行动力学分析，得到结构的变形分布情况。     

薄壁铜管空拔过程中应力应变的数值模拟分析

应用有限元技术模拟某薄壁铜管的空拔成形工艺过程,计算出了管件成形过程中任一时刻应力和应变等场量的分布云图及时间历程图.计算结果表明,在管件的应变分布上,管件轴向和周向的最大变形主要发生在管件与模具初始接触处与减径区；在管件的应力分布上,轴向应力和径向应力随管件在模具中的位置不同而不同,在壁厚方向上由管件的外表面到内表面其应力依次为拉应力和压应力,且最大压应力出现在减径区,而最大拉应力则出现在定径区连接处；管件空拔力的变化在起始阶段随着管件工艺端逐渐与模具缩径区发生接触而迅速增大至最大值,随着管件拔制过程进入稳定状态,空拔力不再发生变化.     

薄壁铝合金枝杈管件粘性介质内压成形及数值模拟

选用有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行了薄壁铝合金枝杈管件粘性介质内压成形过程的数值模拟,得到了不同变形阶段成形试件的等效应力变化规律,以及粘性附着力影响因子对成形试件壁厚减薄率的影响。在此基础上,进行了薄壁铝合金枝杈管件粘性介质内压成形试验,验证了数值模拟结果的准确性。结果表明,粘性介质可以控制成形过程材料流动,能够整体成形出薄壁铝合金枝杈管件。     

组合摩擦对厚壁管件压弯成形的影响

在阐述了厚壁结构管件填充介质压弯成形工艺的基础上,建立了管件压弯成形过程有限元模型,研究了内外摩擦因数对管材弯曲成形过程中应力应变、成形载荷以及管壁厚度变化的影响。数值模拟结果显示:摩擦是影响管件成形的重要工艺参数。在管件的压弯成形过程中,摩擦力影响变形区的应力分布和金属流动,当选择适当的摩擦因数组合时,管件受到的应力与成形力均较小,壁厚均匀性较好。     

金属波纹管内旋压增量成形过程材料变形特性研究

将增量成形技术与管旋压成形工艺相结合,进行金属波纹管内旋压增量成形。为了获得成形区域材料的变化规律,建立基于ABAQUS/Explicit的金属波纹管内旋压增量成形有限元模型,分析了成形过程中材料的厚度减薄和扭转变化特点。搭建了管内旋压增量成形实验平台,进行增量成形金属波纹管实验,沿厚度方向测量管件成形区域管壁厚度变化分布,对获得的厚度变化进行数据分析,验证有限元数值模型和理论计算结果的正确性,并通过重复进行增量成形多个波纹实验,验证了成形工艺的可靠性。通过分析管壁变形区材料表面微观组织变化规律表明:圆弧过渡区和斜面拉伸区材料的塑性应变大,在该区域管壁容易发生过度减薄和断裂,从而影响成形质量和精度。     

5A02铝合金管件磁脉冲冲击弹性介质成形试验

提出管件磁脉冲冲击弹性介质成形技术,研究了放电能量、成形温度、复合成形等对5A02铝合金管件成形的影响规律。室温下,管件的变形程度随着放电能量的增加而增加(放电能量为7 kJ时,膨胀率为24%,壁厚减薄率为22%),并且最大变形位置随着放电能量的增加逐渐向中心靠近(放电能量为7 kJ时,最大变形位置位于中心区域)。当放电能量一定时,调节成形温度(25～150℃),变形管件的最大直径无明显变化,表明在磁脉冲冲击高速率成形过程中,成形温度在25～150℃范围内对5A02铝合金管件的变形影响较弱。探究了室温磁脉冲冲击弹性介质预变形与准静态成形(成形温度为100和150℃)的复合成形对5A02铝合金管件成形的影响,结果表明,复合成形较单独的准静态成形和磁脉冲冲击弹性介质成形更易于使管件获得更大的变形程度以填充模具。     

基于板料电磁翻边的电磁力分布及成形质量影响

本文针对铝合金板料电磁翻边工艺过程,采用数值模拟方法,研究板料上的电磁力分布特性以及几何参数对电磁力分布的影响规律,并揭示电磁力分布对翻边件成形质量的影响。结果表明,铝合金板料电磁翻边中,预制孔的存在使板料上形成电磁力边缘积聚效应,板料预制孔径和成形线圈内径参数通过改变线圈投影面积比影响电磁力分布;随着线圈投影面积比的减小,电磁力边缘积聚效应更加显著,边缘电磁力密度增大;电磁力分布较均匀时,圆角区材料塑性流动更显著,成形件能获得更高的成形高度与更小的边缘减薄率,变形区厚度分布较均匀,成形质量更好。     

7075-T6铝合金在电磁成形条件下的动态变形和断裂研究

针对传统冲压工艺下7075-T6铝合金成形极限低的问题,开展了铝合金的高速率动态变形研究.采用数值模拟仿真与实验手段,探讨了7075-T6铝合金板料的动态变形过程.发现在电磁力的直接作用下,板料在变形过程中出现了明显抖动现象,使零件顶部出现凹坑,变形均匀性差.采用纯铝板进行电磁驱动成形,提高了板料的变形均匀性.进行了拉...     

TA2钛环形管热推成形的三维有限元数值模拟

应用商业有限元软件ANSYS对TA2钛环形管热推弯曲成形过程进行了有限元数值模拟。并对成形过程中环形管内侧凹边、外侧凸边及侧面的应力、应变分布数据以及弯曲成形过程中壁厚的变化进行了分析。结果表明：管件峦变形过程中等效应力值总的变化随着弯曲角度的的增大而增大，而且弯曲管件的内侧凹边管壁的应力值比外侧凸边管壁要大，内壁受到压应力而外壁受到的拉应力；等效应力变数值内侧管壁的应变值比外侧管理壁要大，在弯曲过程中由于弯曲半径小，弯曲变形大，在弯制过程中，弯管内侧凹边受压缩使壁厚墙厚，而外侧凸边因受拉伸而壁厚减薄。数值模拟与实验所得结果一致。     

大直径薄壁管双扩口成形机理与工艺研究

为了研究大直径薄壁铝管双扩口成形机理与工艺,采用有限元模拟和实验相结合的方法,建立了有效的大直径薄壁铝合金管多道次冲压双扩口成形及回弹有限元模型。采用该模型,基于载荷-位移曲线和管件的变形行为对冲压双扩口成形过程进行划分和描述,揭示了其成形机理。研究发现:双扩口成形中主要存在内层不平的缺陷,这主要是管端拱形内层(由直壁段内翻形成)受上模扩口力作用而造成的。该缺陷主要受内翻凸模尺寸参数的影响,采用圆角模内翻,当圆角半径为3 mm≤r≤4 mm时可以获得成形质量较好的双扩口件;采用锥形模内翻,当半锥角60°≤φ70°时,管件不发生失稳,内翻效果较好。     

基于LS-DYNA的铝合金板材电磁成形过程模拟及实验研究

研究了汽车用铝合金板材电磁成形塑性变形过程,采用LS-DYNA有限元分析软件进行1 mm厚的AA6014铝合金板材电磁成形变形过程的分析,并将模拟结果与实验结果进行对比分析。结果表明,板料首先在对应线圈半径的1/2附近开始变形,然后由于惯性作用带动中心区域材料进行变形,直至板料的初始动能逐渐耗散,最终变形为一个类似锥形件。当电容为2370μF,电压分别为4和3 kV时,电磁成形实验深度测量结果为49.61和40.26 mm,模拟结果为48.25和35.11 mm;板料变形最大区域的厚度实验结果为0.71和0.78 mm,模拟结果为0.70和0.79 mm,实验与模拟结果的厚度误差为0.01 mm。通过研究结果对比分析,获得了铝合金电磁成形塑性变形的过程,进一步为铝合金电磁成形工艺研究和应用提供了参考。     

管件电磁成形电磁力分布特性分析

本文基于安培力定理建立了管件电磁成形时径向和轴向电磁力的计算公式 ,直观描述了线圈 -工件系统几何参数与电磁力幅值的对应关系 ,阐述了轴向电磁力对提高材料成形性能的作用 ,用数值方法分析了径向和轴向电磁力的分布特性。分析表明 ,细管较粗管成形困难 ,轴向电磁力在管端最大 ,忽略轴向电磁力会导致终态变形分析值小于实际值。