薄壁铝合金封头旋压成形工艺研究

应用ANSYS软件对薄壁铝合金封头冷旋压成形过程进行了弹塑性有限元数值模拟.通过对球冠部分和翻边部分第1道次各阶段的应力应变分析,揭示了其成形时的塑性变形流动规律,并分析了几种主要工艺参数对成形质量的影响规律及失效问题产生的原因.研究结果表明：薄壁铝合金封头冷旋压成形的主要失效形式是翻边部分的外缘起皱,控制皱纹产生的有效方法是采用弯边措施增加外缘法兰的刚度、选择合适的第1道次倾角和采用较小的进给比.     

方矩形焊管多规格柔性冷弯成形回弹分析

针对方矩形焊管在冷弯成形过程中的回弹问题,利用COPRA软件进行冷弯成形工艺设计,确定了适用于柔性制造的工艺参数,基于ABAQUS软件建立了8种冷弯成形有限元模型,先后进行显示动力学分析和静力学分析,模拟板材冷弯成形和卸载过程,得到了不同模型各道次的回弹角度,同时,通过单因素分析法研究了板料厚度、侧壁高度和成形宽度对回弹的影响。结果表明:最终成形角相同时,回弹角度呈先增大后减小的趋势;增大板料厚度、成形宽度和减小侧壁高度均会分别导致冷弯成形中各道次的回弹角度减小,且回弹角度与板料厚度成线性关系;在进行弯角二的冷弯成形过程中,宽度方向板材的等效应力基本不变,弯角一不会发生回弹现象。     

阳极板多道次辊弯成形过程数值模拟

利用有限元软件MAC.MARC,根据按辊弯成形工艺建立的辊花图,对阳极板多道次辊弯成形过程进行了数值模拟。基于动力显示算法,采用刚性辊轮沿板材长度方向运动的方式建立了阳极板多道次辊弯成形有限元模型。分析了成形过程中阳极板的Y向位移、等效应力与等效塑性应变的变化,重点研究了板材成形时等效塑性应变在弯曲角处的变化。结果表明,等效塑性应变的极值主要出现在当前道次所成形的弯曲角位置,且随成形弯曲角度的增大而增大。     

冷滚打成形表层残余应力模型建立

为提高冷滚打成形工件的表面性能,实现对冷滚打成形过程中残余应力的控制,以渐开线花键为研究对象,采用轮廓法测量冷滚打成形花键齿廓不同位置的残余应力,依据实验结果采用响应曲面法建立冷滚打成形花键齿廓齿根处、分度圆处和齿顶处的残余压应力峰值和残余压应力层深与冷滚打成形参数的关系模型,对比分析了实验结果与模型的预测结果。研究表明所建立的残余压应力峰值模型的最大预测误差为3.3%,残余压应力层深模型的最大预测误差为6.1%,预测结果具有较高的可信度,可以进行不同冷滚打成形参数的齿廓空间残余应力和残余压应力层深度的预测。     

逐层填料建模的多层多道焊残余应力数值分析

基于连续数值模拟技术,在多层多道焊数值建模时,逐步添加每一层焊缝网格模型,进行分步的模拟计算,实现了有效的多层多道焊接热—力耦合有限元计算.利用连续模拟方法与非连续模拟方法,计算分析了多层多道焊试验模型.结果表明,与非连续模拟方法相比,连续建模方法收敛性好,且纵向残余应力峰值结果较传统建模方法更准确.同时,分析了热—力作用下多层多道焊缝的应力演变历程,揭示了多重热循环作用下焊缝纵向残余应力的变化过程.     

四辊预弯与连续滚弯成形的机理与试验分析

为提高预弯段的成形精度,建立了侧辊位移量与预弯段成形半径的四辊预弯数值模型。采用有限元软件分析了滚弯变形区应力应变场的演变规律、轧辊与板材间的摩擦力对滚弯成形的影响,以及多道次滚弯成形后,板材表面塑性应变场的变化规律。四辊多道次滚弯试验表明,四辊预弯数值模型和有限元模型的成形半径比试验结果小,误差分别为11.2%和6.3%;板材与轧辊间的摩擦力是导致预弯段成形半径小于连续滚弯段成形半径的重要原因;多道次滚弯加工后,预弯段成形半径相对于连续滚弯段成形半径的误差,由单道次滚弯加工时的7.3%降至1.7%,预弯段的成形精度得到有效提高。     

利用正交试验设计优化冷弯成形工艺参数

冷弯成形工艺参数的设计对冷弯成形产品质量有重要影响。本文对方矩形管冷弯成形过程中机架间距、摩擦因数和轧制速度的不同取值水平通过正交试验设计,利用Abaqus有限元软件的显式非线性动态分析对所设计试验仿真模拟,得到了每道次轧制过程中带钢边部最大纵向应变最小时各个道次3个工艺参数的最佳取值。并用优化后的参数进行仿真和验证,得到各道次带钢边部最大纵向应变比优化前要小,优化后第4~第10道次带钢纵向应变极值相对接近,产品边部拉伸小,并且边部拉伸分布比较均匀,有效改善了产品质量。     

不锈钢波纹顶板冷弯成形过程模拟研究

利用有限元分析软件MSC. Marc模拟了不锈钢波纹板单道次冷弯成形过程,建立了模拟冷弯成形过程的数学模型,研究了成形过程中应力应变的分布情况和金属的流动规律.研究结果表明,板坯在前一道成形后,未达到下一道轧辊平面前已经开始塑性弯曲变形,原来平直的板型产生横向扭曲,形成复杂的空间曲面,坯料的横截面形状逐渐按孔型轮廓形状变化,弯折处的金属连续经过弹性和弹塑性变形过程.     

不锈钢波纹板冷弯成形有限元模拟研究

利用有限元模拟软件MSC. Marc,模拟研究了不锈钢波纹板冷弯成形过程,建立了冷弯成形有限元模型.对板材咬入过程进行分析,并通过上辊下压方法实现了板材的咬入;对工件典型节点的应力应变变化规律进行模拟,获得了典型节点的应力变化历程曲线和横向、纵向应变分布曲线.模拟结果表明:板料在两架次之间存在变形过渡区,过渡区内板材不...     

冷喷涂镁合金基体残余应力的数值研究

目的 研究冷喷涂Mg-alloy基体过程残余应力的变化趋势.方法 采用ABAQUS/Explicit有限元分析软件,以AZ31作为基体材料、Al-7075作为颗粒材料进行碰撞模拟,并添加无限元素层以增强数值稳定性,同时考虑多颗粒沉积对颗粒沉积基体时产生的残余应力的影响.结果 经有限元模拟,颗粒的残余应力随着冲击速度的增...     

薄壁槽钢零件辊弯成形边波产生机理及影响因素

薄壁槽钢零件辊弯成形容易出现边波,影响其成形质量。通过对U型薄壁槽钢零件辊弯成形过程进行正交有限元数值模拟,分析U型薄壁槽钢零件辊弯成形后的应力应变,研究了薄壁槽钢零件辊弯成形边波产生的机理,分析了零件材料的屈服强度σ_s、辊弯成形道次n、零件翼缘高度h和材料厚度t等因素对辊弯成形边波波动量Δy的影响。研究结果表明,边波产生的机理为零件翼缘部位各点产生了纵向应力和不可恢复的纵向塑性应变,且其大小沿翼缘长度方向(纵向)及高度方向均不相等;各因素对边波波动量Δy的影响程度依次为零件翼缘高度h材料厚度t屈服强度σ_s辊弯成形道次n,随屈服强度σs和材料厚度t的增加边波的波动量Δy减小,随零件翼缘高度h的增加边波波动量Δy增大,随辊弯成形道次n增加,波动量Δy先减小后增大。这为合理设计类似薄壁零件的辊弯成形工艺提供了指导。     

壳单元应用于薄板多道焊焊接数值模拟的方法探讨

针对目前薄板焊接残余应力有限元数值模拟中效率不高的情况,采用基于薄壳和复合层理论的壳单元来取代3D实体单元进行薄板多道焊数值模拟以预测残余应力方法的尝试,通过使用定义壳单元截面材料点数鼍来表征薄板厚度,在热分析中依靠解析方法得到温度分布,使用ABAQUS及多个用户子程序来完成力场残余应力分析的实现,通过与传统的3D单元模型计算薄板多道焊模拟的结果分析可知,采用复合层壳单元进行较为复杂的薄板焊接模拟效率相对较高,而精确度并没有下降.     

激光喷丸诱导的残余应力的有限元分析

激光喷丸成形是一项新技术,是利用强激光辐照材料表面产生的高压冲击波对材料内部诱导的残余应力来成形金属板料的,控制残余应力场的分布是精确成形板料的关键。有限元模拟技术是预测激光诱导的残余应力场的有效方法之一。该文建立激光诱导残余应力模拟的模型,讨论了模拟过程中关键问题的技术处理,如加载历史、本构关系、网格划分、求解时间等。数值模拟的过程主要包括动态分析和静态分析两个步骤,模拟结果表明,残余压应力的大小和残余压应力层的深度随激光的功率密度的增加而增加,最后趋于饱和。模拟结果和试验结果较为一致。     

5083铝合金弯头冷推弯数值模拟及试验研究

为成形高质量的5083铝合金弯头管件,采用有限元数值模拟方法对冷推弯过程进行了工艺模拟,模拟过程中研究了推制速度以及摩擦系数对成形质量的影响规律,并根据模拟结果对弯头进行了实际冷成形制备研究.结果表明,推制速度为4 mm·s-1、摩擦系数为0.06是优化的成形工艺参数.实际冷成形结果与模拟结果较为吻合.研究表明,控制推...     

基于辊式成形弯曲角度分配函数的轧辊孔型优化北大核心CSCD

针对50型螺旋式钢板仓成形设备存在各工位成形载荷不均匀的问题,基于显式动力学对板料成形进行了数值模拟仿真研究。建立了弯角处等效应力与各工位成形载荷的关系;探究了道次间距对板料弯角处等效应力的影响;基于辊式成形弯曲角度分配函数对边Ⅲ各工位的成形角度重新分配,对不同孔型参数的方案进行数值模拟仿真对比。结果表明:道次间距对弯角等效应力的影响较小,边Ⅲ弯角处的等效应力最大;当变动指数κ=-0.4时,边Ⅲ的成形弯曲角度分配较为合理,数值模拟仿真中弯角处等效应力与样机各工位成形载荷的变化一致,各工位成形载荷不均匀的问题得到有效改善。     

开发中的冷弯成形新技术

冷弯成形具有成本低、可加工复杂截面的型材等优点,所成形的冷弯件在汽车、家具和建筑等领域的应用逐年增长。近年来,随着汽车行业对工件轻量化和安全性要求的不断提高,具有独特的高生产效率、高成材率优点的改进冷弯成形新工艺应运而生。本文主要介绍了最新研究的5种冷弯成形工艺,包括三维成形技术、非等厚辊弯成形技术、分枝辊弯成形技术、局部加热成形技术、热辊弯成形技术。前3种新冷弯成形工艺充分利用冷弯成形中逐道次成形的工艺特点,丰富了冷弯件的截面形状,打破了冷弯件的等截面、等厚度的固有概念。剩下两种新冷弯成形工艺直接改变了冷弯成形工艺在常温下成形的传统概念,使高强钢材料在冷弯成形工艺中应用范围扩大。     

薄壁不锈钢管件滚弯成形工艺有限元分析

应用ANSYS有限元分析软件中的LS-DYNA求解器,对薄壁不锈钢管件弯曲成形过程进行了弹塑性数值模拟.通过对管件弯曲角度试验结果与模拟值的对比分析,证明了建立管件有限元模型的正确性.在此基础上分析了管件滚弯过程的应力、应变,揭示了其成形时的塑性变形流动规律及其对管件质量的影响.结果表明,薄壁不锈钢管件弯曲冷成形的主要失效形式是内侧部分的起皱和外侧部分的失稳.     

616装甲钢厚板结构件多层多道焊数值模拟及试验验证

考虑施加约束条件对焊后变形及残余应力的影响,建立616装甲钢厚板结构件多层多道焊有限元模型. 利用Sysweld软件对616装甲钢厚板结构件多层多道焊焊缝截面尺寸、焊后残余应力进行了模拟计算,计算结果与试验结果吻合较好,证明了模型的准确性. 对616装甲钢厚板结构件多层多道焊特征点热循环变化趋势、焊后变形情况进行了数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好. 结果表明,距离熔合线越远,峰值温度越低,达到峰值的时刻越滞后,受热程度越低. 焊缝两侧、起弧端、收弧端是发生残余形变的主要区域,是高应力值的集中区.     

成形道次对回弹影响的模拟研究

使用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了两种模型,利用ANSYS的显式求解功能对板料进行有限元弹塑性分析,得出:板料成形过程中随着成形道次的增加,可以降低带材圆角和翼缘部位的应力值.利用ANSYS的隐式求解功能分析了成形道次对板料回弹的影响,得出:成形道次的减少将导致回弹角度的增大.并将回弹量的模拟数值与工作现场的回弹数值进行了比较,表明了计算结果的可靠性.     

2A02合金叶片锻件淬火残余应力分析及其消减机理

采用ANSYS数值模拟法和显微压痕法对经淬火处理的2A02铝合金叶片锻件的残余应力分布进行分析。结果表明:经过500℃、2 h固溶处理后立即常温水冷的2A02铝合金叶片表面的应力分布为:叶片表面为残余压应力,近叶头部分淬火残余应力数值最小,随着到叶根部分距离的减小,淬火残余应力数值变大。还通过ANSYS数值模拟方法对2A02铝合金叶片的模压冷变形过程进行模拟以计算处理后的残余应力。叶片经过模压冷变形处理后,沿厚度方向的淬火残余应力显著降低,当压下量为厚度的2%时,残余应力的消减效果最佳。