国产锆合金板料冲裁间隙的有限元分析

锆合金常用于制作核电设备的重要元器件。为了提高国产锆合金板料冲裁的产品质量与模具寿命,针对锆合金板料价格昂贵和各向异性明显的特点,利用有限元模拟软件研究不同冲裁间隙下的冲裁效果。通过试验测得国产锆合金的材料参数,利用有限元软件模拟分析在冲裁过程中冲裁力、冲裁功和工件断面质量随冲裁间隙变化的趋势;研究合理冲裁间隙的取值、以及厚向异性系数对合理冲裁间隙和断面质量的影响;通过裂纹扩展方向分析和实物断面分析验证了模拟分析的正确性。结果表明,厚度为0.47 mm锆合金板料的合理冲裁间隙为0.035 mm;厚向异性系数的变化对合理冲裁间隙的取值没有明显影响,但是对工件断面质量有显著影响。     

TC1钛合金板的机械性能和面内各向异性

本文首先全面研究了不同厚度TC1钛合金板料在不同方向的机械性能。在此基础上,采用三角函数对不同厚度下的TC1钛合金板料机械性能分布规律进行了描述。此外,重点分析研究了Barlat''89和Yld2000-2d屈服准则中指数M对材料屈服应力和厚向异性指数分布规律描述能力的影响,并比较了上述两种屈服准则对不同厚度TC1钛合金板料的适应性。     

某盒形件拉深成形计算机仿真研究

基于DYNAFORM动力显式有限元分析软件,将数值模拟技术应用于某盒形件的拉深成形过程,研究了该件的一次拉深成形,不同的毛坯形状、尺寸,以及不同的材料参数对该盒形件拉深的成形极限图、厚度分布、减薄率的影响。研究结果表明:一次拉深成形不能满足成形要求,必须采用多道次拉深;板料1由于尺寸较小而更利于拉深成形;厚向异性系数r值较大的材料,有利于拉深成形。     

TC1钛合金板的机械性能和面内各向异性（英文）

首先全面研究了不同厚度TC1钛合金板料在不同方向的机械性能。在此基础上,介绍了一种能够有效描述不同厚度下的TC1钛合金板料机械性能分布规律的三角函数。此外,重点分析研究了Barlat'89和Yld2000-2d屈服准则中指数M对材料屈服应力和厚向异性指数分布规律描述能力的影响,并比较了上述2种屈服准则对不同厚度TC1钛合金板料的适应性。     

汽车车身铝合金板冲压成形有限元仿真与实验研究

对汽车车身铝合金板冲压成形进行有限元仿真与实验研究。结果表明,铝板整体分布较均匀,减薄率较小,可准确分析铝板在冲压成形过程中的冲压力分布、减薄程度、厚向异性。铝板具有较小的厚向异性系数,对其拉深性能影响小,沿轧制方向铝板厚度既有减薄也有增厚,且在成形部位的铝板厚度变化较大。与轧制方向成0°、45°、90°的铝板厚度变化量分别为0.27,0.27和0.26 mm。不同方向截面的铝板厚度变化也不同,铝板宽度变化量为2.8 mm,变化率为0.2%;冲压力随着凸模行程的增大不断增大,而后随着凸模行程增大,冲压力基本保持不变,并在凸模行程的最后阶段出现冲压力变小的趋势,且最大冲压力值为80 kN左右。     

圆孔翻边成形工艺的计算机模拟研究

针对圆孔翻边在成形过程中易出现破裂、起皱等缺陷的问题,采用有限元分析软件DYNAFORM对圆孔翻边成形过程中的影响因素进行了数值模拟.结果表明,板料硬化指数、板料厚度及厚向异性系数增大,均有利于翻边成形.     

100mm特厚板轧制变形均匀性模拟研究

控轧控冷特厚板主要应用于造船、建筑、桥梁、容器、水电及大直径输送管线等领域.60 mm以上特厚板在轧制过程中存在厚向变形不均匀性,数值模拟是研究这一问题的理想手段.考虑轧制过程钢板与空气间换热系数随温度的变化及高温辐射传热,采用有限元模拟软件DEFORM-3D研究了100 mm特厚板轧制成形过程中粗轧道次、中间坯厚度及精轧道次对截面变形不均匀性的影响.研究结果已应用于实际特厚板轧制生产线.     

板料各向异性对拉深成形型面接触应力的影响

针对板料冲压过程中的接触应力过大和分布不均导致模具的局部过早磨损问题,以典型的杯形件拉深成形过程为研究对象,研究板料的厚向异性指数R-和板平面各向异性度ΔR对接触应力的影响。推导了凹模圆角部位的接触应力计算式,分析了接触应力与R-和径向应力分布的关系;利用有限元法分别研究了各向同性板料、厚向异性板料、平面异性板料的接触应力在模具型面上的分布特征。理论计算与有限元模拟结果相吻合,研究表明,接触应力大小与R-成反比且其分布规律与板平面各向异性度有关,当ΔR0时,接触应力在轧制方向最大,当ΔR0时,接触应力在轧制方向最小。     

有模单点渐进成形工艺参数对1060铝合金成形性能的影响

为了研究各工艺参数对有模单点渐进成形直壁筒形件成形性能的影响,采用正交实验法,对层间距、工具头半径、进给速度和成形道次4个工艺参数进行优化设计,对板料变形区厚度进行仿真研究,并通过极差分析,得出各工艺参数对成形后板料最小厚度的影响。研究结果表明:各工艺参数中,成形道次数对板料成形最小厚度影响最大,工具头半径影响最小;对1 mm厚的1060铝合金板进行优化后,最小成形厚度为0.389 mm,比2道次成形后的最小厚度0.242 mm提高了60%。因此,在有模单点渐进成形直壁筒形件过程中,成形时间允许时,可适当增加成形道次,提高成形质量。     

可调节的板料无铆钉滚压连接装置设计

针对传统的板料无铆钉连接技术需要专用的设备及模具,并且凹模结构复杂等问题,设计开发了一种简单实用的板材无铆钉滚压连接装置,该装置不需要专用的压力成形设备,通过一对凸模的旋转运动实现板料连接。通过设计合理的凸模和凹模的结构尺寸,分别对厚度为1.2 mm的Al5052铝板和厚度为1.5 mm的Al1060铝板进行了滚压连接试验,对所得的滚压试件进行断面观测试验和抗剪试验,得到相关几何参数及接头抗剪力。试验结果表明:该装置结构简单,能够实现不同厚度板料的连接,凸模旋转的垂直压下量对接头互锁值和底厚值的影响较大,对颈厚值的影响较小,合理地控制凸模旋转的垂直压下量和凸模间距可以提高接头的连接质量。     

基于Dynaform的方盒形体拉深成形的数值模拟与分析

针对方盒形体在拉深成形过程中易出现起皱、破裂等缺陷,采用显式有限元分析软件Dynaform分析压边力、毛坯形状、材料性能参数等因素对其成形极限的影响,以达到优化工艺过程的目的.研究结果表明:盒形件的的拉深成形受压边力影响较大,增大板料硬化指数n、厚向异性系数r及板料厚度t,有利于板料的成形.     

不同各向异性系数下n值对拉深性能的影响

本文应用专业有限元软件研究了圆筒形件拉深成形过程中硬化指数n值对板料拉深性能的影响,针对不同厚向各向异性系数r值条件下n值对LDR的影响进行了研究.研究结果表明,随着厚向各向异性系数的增大,板料的极限拉深比增大.在小厚向各向异性系数的情况下,硬化指数对板料的拉深性能影响大;在大厚向各向异性系数的情况下,硬化指数对板料拉...     

应变硬化指数对圆筒形件拉深性能的影响

应用有限元软件PAM-STAMP 2G研究了圆筒形件拉深成形过程中不同厚向各向异性系数条件下硬化指数n值对板料拉深性能的影响。研究结果表明,随着厚向各向异性系数的增大,板料的极限拉深比增大。在小厚向各向异性系数的情况下,硬化指数对板料的拉深性能影响大;在大厚向各向异性系数的情况下,硬化指数对板料拉深性能的影响不大。在小的厚向各向异性系数r值下,可以通过增加板料的硬化指数n值来增大板料极限拉深比。     

非圆冲裁技术在精密冲压成形中的应用

在冲压工艺中，成形加工前往往需要对材料进行分离，冲裁是分离工艺中常见的形式，即用模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分为工件，这些工件即为下道成形工序的毛坯。对圆形毛坯进行成形加工是冲压最常见形式，因而圆形冲裁也就是最常用的分离加工。根据金属板材的冲压成形性能，金属板材具有厚向异性和平面各向异性，由于板材轧制时的方向性，其平面内各方向的厚向异性系数r是不同的，若板材平面方向性大，在拉伸、翻边、胀形等冲压过程中，能够引起毛坯变形的不均匀分布，产生制耳现象。其结果可能因为局部变形程度的加大而使总体的极限变…     

5052H32铝合金薄板自冲铆接和无铆连接对比研究

对厚度为1.2 mm的汽车用5052H32铝合金薄板自冲铆接和无铆连接进行了对比研究。结果表明:铆钉长度为4 mm时,SPR接头互锁值较小,接头强度及能量吸收值较低,受剪切拉伸时铆钉角易从底层板脱离;铆钉长度为6 mm时,SPR接头底层板的最小剩余厚度较小,有腐蚀风险;铆钉长度为5 mm时,SPR接头强度、能量吸收值及剖面金相参数值为综合最优;无铆连接时,铆点数与接头强度值呈线性关系,与能量吸收值的关系可以通过二次多项式进行拟合。不同铆接方式的接头在横向和纵向受力方向上的强度和能量吸收值基本无差异。无铆连接接头受剪切拉伸时,其失效形式有3种:上层板颈部位置撕裂失效,上、下层板互锁脱离失效,混合失效。单点SPR的静强度等效于2个Clinching铆点,单点SPR铆接能量吸收值等效于3.6个Clinching铆点。     

摩擦因子对无铆连接的影响

为研究模具与板料间摩擦因子对无铆连接的影响,制备了3种不同粗糙度的Al6061板面,经镦粗实验,获得不同板面与模具间的摩擦因子分别为0. 31、0. 51和0. 85。在自行设计的连接装置上进行无铆连接实验,结合有限元模拟分析摩擦因子对材料流动和锁扣形成的影响,并通过剪切拉伸和单向拉伸实验对从具有不同摩擦因子的板材上所获得的连接点的剪切强度和抗拉强度进行分析。结果表明:随着板料与模具间的摩擦因子增加,无铆连接时上下板料径向流动速度发生改变,使得互锁值减小,颈厚值增加,连接点的剪切和拉伸失效形式都为颈部断裂失效,颈厚值的增加,使得连接点可承受的最大载荷增加。     

中厚板轧制过程的数值模拟

以L245级管线钢材料的热物性参数(密度、泊松比、杨氏模量、热膨胀系数、热导率和比热)和热模拟压缩实验获得的高温变形时应力—应变曲线等试验数据为基础,在MSC.Marc软件中建立了该钢种材料数据库,并建立了中厚板多道次轧制过程的二维有限元模型。以铸坯厚度为220mm、成品厚度为25.4mm的热轧过程为例,通过对轧件与轧辊接触面间换热系数采用取不同常数值的方法,并依据其生产时所采集的各道次相关工艺参数,对该轧件全道次热轧过程进行了数值模拟,将各道次的轧制力计算值与实测值进行了分析比较,确定了轧件与轧辊间接触面换热系数的最佳值。利用本文模型对厚度为180mm的轧件单道次轧制过程进行了数值模拟,研究了不同变形工艺参数(轧制温度、道次压下率和轧制速度)对变形区等效应变和等效应力的影响。结果表明,在轧机设备能力及生产现场条件允许时,高温粗轧阶段纵轧道次可采用低速大压下率进行轧制成形,使变形较充分地向轧件芯部渗透,从而使钢板获得细小均匀的晶粒组织,有效改善钢板的强韧性能。     

道次间冷却工艺对轧制力的影响分析

采用道次间冷却工艺会使轧件温度降低,引起轧制负荷增加,影响轧机出口钢板厚度控制。但目前对于该影响程度多局限于定性认识上,缺乏对其定量性评价。基于此,结合模型分析、实验室研究和工业试验,分析了道次间冷却工艺参数对轧制力的影响规律。结果表明:对于100 mm厚钢板,通过道次间强水冷,在心表形成150℃左右温差时进行轧制,变形向钢板心部渗透;对于国内某3 500 mm中厚板轧机,采用"温控-形变"耦合轧制,道次轧制力增加了15%左右,由此引起的钢板厚度变化在0. 3 mm左右,在投入自动控制算法后,该厚度偏差可在后续道次消除。     

铝锂合金厚板中析出相分布及其点蚀行为的厚向不均匀性（英文）

采用扫描电镜、透射电镜和电化学测试技术研究厚度为95mm2297铝锂合金轧制厚板析出相分布及点蚀行为的厚向不均匀性。通过对析出相的分布及蚀坑尺寸进行统计分析获得定量信息及相应的关系。轧制厚板不同厚度层中的析出相分布密度和尺寸分数由大到小的顺序为1/4厚度层(QS)表面层(SS)1/2厚度层(MS)。经300min恒电位极化后,轧制厚板不同厚度层试样的点蚀数量和蚀坑总体积由大到小的顺序为QSSSMS,表明厚板含有析出相较多的1/4厚度层具有更高的点蚀敏感性。2297铝锂合金轧制厚板的点蚀行为厚向不均匀性与析出相分布紧密相关。     

Q235钢厚向拉伸试验研究

由于轧制的原因,轧制钢材的纤维组织呈流线分布,在不同取向的拉伸力学性能存在明显差异,为研究材料厚向拉伸性能,分别对具有正交各项异性的Q235钢做了横向拉伸和厚向拉伸试验,得出其拉伸曲线,结果显示,厚向拉伸时,材料的抗拉强度和屈服强度都小于横向拉伸,表明该材料在厚向拉伸时的力学性能最差。