直线焊缝差厚拼焊板的成形规律

基于直线焊缝差厚拼焊板半球胀形和经典力学理论,在低碳钢直线焊缝差厚拼焊板半球胀形试验的基础上,分析直线焊缝差厚拼焊板板厚比与板料成形能力之间的关系,提出直线焊缝差厚拼焊板板厚比与板料成形能力关系的力学模型.结合物理试验以及有限元仿真模型,分析焊缝移动量与板厚比的关系以及胀形高度与板厚比的关系,得到不同板厚比组合情况下的拼焊板成形性能结果,分析差厚拼焊板焊缝移动和成形能力下降的机理,归纳出差厚拼焊板板厚比与焊缝移动和成形高度之间的规律,可为生产实际提供理论指导.     

热冲压成形过程细观损伤演化机理研究

基于Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)细观损伤模型,扩展其在平面应力、壳单元问题中的应力更新数值算法,研究高强度硼钢热冲压成形过程中板材内部的损伤演化行为。采用响应曲面中心复合试验设计和遗传优化算法,系统地阐述高温下GTN损伤参数的识别方法并获取了热成形高强度硼钢22Mn B5在高温下(600~800℃)的损伤特征参数(0,,,N Ff f f fc)。对耦合损伤的高强度钢板NAKJIMA凸模胀形热冲压过程进行有限元仿真预测,并与试验结果进行对比分析。结果表明:运用响应曲面法确定热冲压高温板材损伤参数的方法是可行的,同时采用GTN损伤模型可以准确模拟高强度钢板热冲压过程中的开裂行为。     

基于Lou-2013韧性断裂准则5182铝板成形极限研究

以Lou-2013韧性断裂准则为理论基础研究5182铝合金板材的韧性断裂力学性能,设计圆孔试件、平面应变试件和平面剪切试件的拉伸试验来获取准则中的材料参数。通过该准则确定"断裂应变?应力三轴度"曲线,为ABAQUS软件中的韧性损伤材料模型提供损伤判据,构建5182铝合金板材的韧性损伤仿真模型。利用此模型对上述三个试件的拉伸过程,以及半球形凸模胀形试验过程进行有限元仿真,并通过数据分析绘制基础拉伸试验与半球形凸模胀形仿真相结合的5182铝合金板材成形极限图。试验与仿真表明,所建立的有限元材料模型能够准确地再现三种试件的力程曲线和断裂特征;通过基础拉伸试验与半球形凸模胀形仿真相结合求解出的成形极限图包含两条曲线:损伤成形极限曲线(Damageforminglimitcurve,Damage FLC)和断裂成形极限曲线(Fracture FLC)。与成形极限试验数据对比表明,采用Damage FLC判定板材破裂失稳偏于安全,为实测成形极限数值的下限,而采用Fracture FLC判定则偏于危险。     

高强钢拼焊板V形模压弯曲回弹数值预测

基于ABAQUS有限元软件的UMAT和VUMAT接口,利用径向回退映射算法开发变模量的各向同性强化、线性随动强化和非线性随动强化的本构模型,耦合Aitken算法提高了非线性随动强化模型的收敛速度。利用耦合变模量的三种强化准则的模型,基于显式计算成形隐式计算回弹算法,在不同模压力和不同凸模圆角半径下对高强钢拼焊板V形模具弯曲的回弹进行预测,通过试验验证耦合应力相关变模量的非线性随动强化模型的回弹预测精度较高,最大预测误差为2.2%。应用此模型在不同凸模圆角半径和不同模压力下对高强钢拼焊板V形模具弯曲回弹后模量场和卸载后弯曲角进行预测与分析,拼焊板厚侧母板模量变化区较薄侧母板变化区域大,并在凸模圆角与直边过渡段上方出现反弯区。卸载后弯曲角随凸模圆角半径增大而增大,随着模压力的增大而减小。验证通过施加不同模压力可提高高强钢拼焊板V形模具弯曲工艺柔性的正确性,为进一步研究高强钢拼焊板V形模具弯曲自适应成形奠定基础。     

板材初始温度对22MnB5钢热冲压成形过程中细观损伤影响的数值研究

基于Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)细观损伤模型,建立三维U形件的热冲压成形有限元模型,研究在不同的加工环境温度下,22MnB5钢板材在热冲压成形过程中的形变和细观损伤演化行为,以及不同高温下板材热冲压成形后的损伤分布和等效塑性应变分布。结果表明,升高板材的初始温度,凸模的支反力会有所减小,但板材的细观损伤会明显增大。     

激光拼焊板成形极限图的理论建立方法

由变形不均引起的颈缩或破裂是激光拼焊板的成形难题,工程中迫切需要了解拼焊板的成形性能.成形极限图是一种评价板料成形性能的有效手段,通常可以由试验法和理论计算法获得.目前试验法成本高,费时费工:理论计算法尚不完善,需进一步研究改进.提出一种新的拼焊板成形极限图理论计算模型,结合HOSFORD屈服准则,获得了高强度IF钢等厚激光拼焊板的成形极限图,计算结果与试验数据吻合较好,证实拼焊板成形极限图的理论建立方法的正确性.基于拼焊板成形极限图的理论建立方法,可在已知拼焊板焊接区材料性能参数的条件下快速获得拼焊板成形极限图.     

基于最大二阶主应变和Savitzky-Golay平滑原理对热轧酸洗板成形极限的数值模拟

通过ABAQUS有限元软件对热轧酸洗板的半球形凸模胀形试验进行数值模拟,分析了热轧酸洗板在成形过程中发生全局颈缩的位置,采用Savitzky-Golay平滑原理对主应变一阶、二阶导数进行拟合得到二阶主应变随时间的变化曲线,基于最大二阶主应变准则预测了热轧酸洗板的成形应变极限,并与试验结果进行对比。结果表明:基于有限元模拟和数据拟合得到的成形极限略低于试验测试值,主应变的最大误差为2.2%,模拟结果与试验结果吻合较好,此数值模拟方法可用于热轧酸洗板的成形极限预测。     

纵向拼焊板V形自由弯曲及回弹模拟研究

运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA和ETA-DYNAFORM对纵向拼焊板的V形自由弯曲及其回弹过程进行了模拟分析.重点就纵向拼焊板V形自由弯曲的成形特点和影响回弹的主要因素进行了研究,通过分析可知,对纵向拼焊板V形件自由弯曲回弹影响较大的参数为拼焊板的凹模跨度、材料性能和厚度比,而模具的圆角半径、摩擦系数的影响较小.     

焊缝形式对拼焊板性能影响的研究

研究焊缝形式对拼焊板的性能和成形性的影响,利用ABAQUS有限元软件仿真和进行单向拉伸试验对激光拼焊板强度、综合延伸率进行分析、验证,对拼焊板基板板材、焊缝及其焊缝热影响区进行金相学和硬度研究,运用Dynaform有限元软件对其冲压成形极限进行仿真并进行冲压试验来验证焊缝对拼焊板成形性的影响.试验结果表明,对于同质同厚...     

差厚高强度钢拼焊板成形性能研究

拼焊板是一种先进的制造工艺技术,就不等厚高强钢拼焊板的成形性能进行了研究.针对焊缝处于拉伸试件的不同方向进行了拉伸试验,并与母材的拉伸变形性能进行了比较,给出了不等厚高强钢拼焊板塑性拉伸变形性能的力学参数.进一步分析了不同焊缝方向对拼焊板塑性拉伸变形性能的影响.同时通过杯突试验对不等厚高强钢拼焊板的胀形性进行了测试,并与母材的胀形性能进行比较,试验表明,焊缝的位置对不等厚拼焊板的胀形性有一定的影响,最后讨论了焊缝在杯突试验中移动的规律及原因.     

剪切修正GTN模型在小冲杆试验中的应用研究

小冲杆试验作为一种非标准的微试样测试技术,能有效地获取薄板结构的材料参数。而选用合适的损伤模型对准确表征材料变形到断裂的整个过程有着重要影响。基于NAHSHON提出的含剪切修正项的Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)模型,通过有限元软件ABAQUS及用户自定义子程序VUMAT考察不同应力三轴度对断裂失效的影响。采用有限元模拟和拉伸试验获得冷轧硅钢材料的无损伤弹塑性力学参数以及GTN损伤演化模型中的形核参数和临界断裂参数,通过纯剪切试验和数值模拟的对比确定出材料中微孔洞的剪切变形对材料损伤演化的贡献。运用剪切修正的GTN模型对小冲杆试验进行模拟,结果表明,由于修正GTN模型考虑了微孔洞剪切畸变的对材料损伤影响,模拟结果比原GTN模型更接近于试验数据,可更好地应用于小冲杆试验的研究。     

激光拼焊板成形过程数值模拟技术现状及趋势

由于焊缝性能与母材存在较大的差异以及焊缝自身形状的特点,激光拼焊板在成形过程中的数值模拟分析可以采用不同的建模方法。介绍了国内外对激光拼焊板数值模拟采用的不同建模方法,比较了不同焊缝模型对计算结果的影响,并利用ABAQUS／Explicit动力显示积分模块分别采用忽略焊缝以及考虑焊缝采用壳单元时的建模方法对U形件的弯曲成形过程进行了数值仿真,结果显示焊缝模型对模拟结果影响较大,采用忽略焊缝的建模方法得到的焊缝移动量较小。     

加载路径对AA5083管件热态非金属颗粒介质成形性能的影响

将颗粒介质作为传力介质,应用于铝合金管件内高压热成形工艺。通过热单向拉伸试验建立AA5083板材的本构模型。通过管材热态颗粒介质胀形数值模拟,结合AA5083理论成形极限图的分析,研究了不同加载路径对管件壁厚分布、管端缩料量和主应变曲线的影响规律,并进行了相应的工艺试验验证。研究结果表明,合理匹配初始压头力和管端进给量参数,使预成形管坯在胀形区形成有益皱纹,可为胀形区管坯变形提供聚料作用,从而提高管件成形质量和胀形极限。     

基于有限元仿真的左半边成形极限图建立方法

有限元仿真中,凸模与板料接触力出现峰值的时刻,板料上变薄量最大单元的邻近单元应变即是材料的缩颈极限应变,通过改变试件形状及尺寸就可以得到在不同应变状态下的缩颈极限应变。把这些极限应变点在二维应变空间里连成曲线,即为用有限元仿真方法得到的材料成形极限图(forruing limits diagram,简称为FLD)。用该方法得到的FLD与按照GB／T 15825．8—1995金属薄板成形性能与试验方法：成形极限图(FLD)试验利用半球形凸模拉伸试件测得的材料FLD符合程度良好。     

An analysis of the formability of aluminum/copper clad metals with different thicknesses by the finite element method and experiment

In this research, the possibility of applying forming limit diagrams to the formability and fracture prediction of clad metal sheets is examined. The forming limits of clad metal sheets with different thickness combinations (e.g., A1050 1.0, 1.5, 2.0 mm/C1100 1.0 mm) are investigated via forming limits test (punch stretching tests). The true stress–strain curves of Al/Cu clad metal sheets are obtained through tensile tests. Using the experimental forming limit diagrams and the stress–strain curves, the fracture prediction of clad metal sheets are simulated by finite element analysis. Moreover, deep drawing tests are carried out to compare the experimental with the numerical results. These results can verify the accuracy of finite element model. Finally, significant differences in formability are found, and comparisons of the fracture prediction of clad metals with different initial thickness ratios are analyzed both numerically and experimentally.     

铝合金阶梯形件粘性介质压力成形的研究

通过压缩试验得到了粘性介质的应力－－应变关系、压力衰减随冲头加载速率及时间变化的规律。采用有限元软件DEFORM分析了在不同压边力下分别用钢凸模和粘性介质成形铝合金阶梯形件的工艺过程。结果显示，采用VPF可以提高板料的成形性。根据模拟结果，采用VPF成功地制备了阶梯形件，这表明有限元法对VPF试验具有很好的指导意义。     

Optimization of contact forces in tailor-welded blanks forming process

To attain the objective of minimizing the harmful movement of the weld joint in tailor-welded blanks (TWBs) forming, a novel optimization methodology based on dynamic explicit finite element simulation is presented to determine optimum contact forces. In this methodology, forming limit diagram (FLD) models developed for different types of TWBs are treated as a criterion of constraint in optimizations. Due to the highly nonlinear nature of the forming process, response surface methodology (RSM) is utilized to construct sequential response surfaces to approximately describe the objective the constraint functions and the optimum contact forces of TWBs stamping are obtained with some successive iterations. However, a large number of numerical simulation runs are needed for optimization with higher-order approximate models or many design variables. To improve the efficiency of optimization, the space mapping (SM) technique utilizing surrogate models is integrated with RSM. Two examples are used to validate this algorithm: one optimization for TWBs stamping with the same thickness but different materials, and the other optimization for TWBs stamping with the same material but different thicknesses. The results demonstrate that the method is efficient and effective in solving contact forces optimization problems.     

基于三维成形极限应力图的AA6061挤压管材成形性能分析

为解决AA6061挤压管材成形性能极差的问题,建立了“固溶水淬+颗粒介质胀形+人工时效”的铝合金管件成形工艺流程。研究了固溶水淬和人工时效工艺参数对材料性能影响规律,并建立了考虑厚向应力的三维成形极限应力图;建立了管件颗粒介质胀形有限元仿真模型,分析管件变形特征质点的运动轨迹和应力应变状态,并应用理论成形极限图对管件破裂失稳点和胀形极限进行分析和预判。四方截面管件胀形工艺试验结果表明,颗粒介质胀形工艺与合适的热处理工艺相结合能够有效地解决AA6061挤压管材的成形问题;考虑厚向应力的三维成形极限应力图可作为铝合金管件胀形工艺方案制定的破裂失稳判据。     

Quality control on crimping of large diameter welding pipe

Crimping is used in production of large diameter submerged-arc welding pipes. Many researches are focused on crimping in certain manufacturing mode of welding pipe. The application scopes of research achievements become limited due to lack of uniformity in theoretical analysis. In order to propose a crimping prediction method in order to control forming quality, the theory model of crimping based on elastic-plastic mechanics is established. The main technical parameters are determined by theoretical analysis, including length of crimping, base radius of punch, terminal angle of punch, base radius of die, terminal angle of die and horizontal distance between punch and die. In addition, a method used to evaluate the forming quality is presented, which investigates the bending angle after springback, forming force, straight edge length and equivalent radius of curvature. In order to investigate the effects of technical parameters on forming quality, a two-dimensional finite element model is established by finite element software ABAQUS. The finite element model is verified in that its shapes error is less than 5% by comparable experiments, which shows that their geometric precision meets demand. The crimping characteristics is obtained, such as the distribution of stress and strain and the changes of forming force, and the relation curves of technical parameters on forming quality are given by simulation analysis. The sensitivity analysis indicates that the effects of length of crimping, technical parameters of punch on forming quality are significant. In particular, the data from simulation analysis are regressed by response surface method (RSM) to establish prediction model. The feasible technical parameters are obtained from the prediction model. This method presented provides a new thought used to design technical parameters of crimping forming and makes a basis for improving crimping forming quality.