管材自由胀形轮廓的刚塑性有限元法模拟

金属薄壁圆管的直接胀形是近年来冲压零件生产的发展方向之一。近年来,随着有限元法的发展,用弹塑性有限元计算管材的自由胀形问题己获得成功。本文将用体积可压缩的刚塑性有限元法进行管材自由胀形的模拟计算。 1.壳体单元本文选用三节点的轴对称变形旋转壳体单元,但只分析其中性层(图1)。其形函为:     

基于数字散斑相关法的蜂窝板拉伸力学性能测试

作为金属热防护系统的重要组成部分,金属蜂窝夹芯板的性能和结构可靠性关系到使用寿命。本研究采用数字散斑相关技术和时间序列散斑检测技术,对蜂窝夹芯板共面拉伸性能进行试验研究,测得共面拉伸弹性模量,与利用等刚度法计算得到的蜂窝夹芯板的等效弹性模量进行对比,结果吻合较好,验证了数字散斑相关技术的有效性和实用性。     

一种新型管材液压胀形装置的设计

开发了一种简单实用、可在单动压力机上使用的管材液压胀形装置,用于薄壁金属管材的自由胀形、轴压胀形和异形截面中空件的液压胀形.该装置不需要复杂的外部供液系统,通过增压活塞挤压缸体中液体的方式来为管材成形提供液压力和轴向力,通过设计增压缸体和控制增压活塞的行程等来实现两个载荷的合理匹配.试验表明,该装置结构简单、操作方便、工作可靠;合理的载荷匹配能显著地提高管材液压胀形的成形性能.     

基于应变速率变化准则构建管材液压胀形成形极限图

基于应变速率变化准则(Strain Rate Change Criterion,SRCC),研究了管材液压胀形过程中极限破裂点与其相邻节点应变速率之间的关系。通过对比胀形区中截面极限状态点与其相邻网格节点的应变速率值,可以判断管材胀形过程是否发生了破裂失效。通过管材液压胀形成形极限破裂实验发现,在管材胀形区极限状态点达到破裂时刻的应变速率值与胀形过程其它时刻的应变速率值相比有明显的突变,说明随着胀形区变形程度的增加,由于加工硬化等现象,胀形区可能发生了分散性失稳,从而使得胀形区变形不均匀。分析实验结果表明,管材液压胀形区中心单元体与其相邻节点之间的应变速率比值达到100左右时,认为管材达到破裂状态,通过提取胀形区极限状态点的极限主应变值来构建成形极限图,实验结果与数值仿真结果吻合较好。     

管材胀形工艺分类及其变形力学特征

从变形力学的角度出发，提出了管材胀形工艺的分类方法，讨论了各类胀形工艺的变形力学特征及其影响胀形工艺的关键因素。这对于从力学本质上认识胀形成形机理，把握胀形工艺要素，保证胀形成形质量，有着重要的理论指导意义。     

管材自由胀形时极限载荷及成形极限的确定

基于轮廓形状为余弦曲线及轮廓上任一质点的运动轨迹与轮廓正交的假设及材料各向异性理论,建立直观的数学模型,并借助数值计算方法,快速、准确地确定薄壁管材无模约束自由液压胀形的成形载荷及成形极限。通过对不锈钢及低碳钢薄壁管的液压胀形实验来验证理论模型及计算结果的正确性,并分析及比较胀形中的成形载荷变化规律、管材壁厚及轮廓形状的变化规律。研究结果表明,自由胀形长度l0对于极限载荷pb值的大小有较大的影响,但对极限胀形系数Kmax影响较小;基于该模型计算的极限载荷(破坏时的液压力)及成形极限更加接近实际,可用于管材液压胀形的生产中。     

液压胀形中板料失稳胀形高度Hm的研究

根据液压胀形中载荷法判断板料失稳的准则,用不同方法研究了板料失稳胀形高度H_m,导出了相应的失稳公式,并与九种板料的实验值进行了比较,结果表明失稳公式H_m=R_0·(e(N 0.4171)/2-1)~(1/2)和H_m=R_0·((1 2N)/(5-2N))~(1/2)与实验值符合得较好,具有实用价值。     

护环液压胀形法

本文论述了当前国内外护环液压胀形工艺的新进展。分析比较了这些工艺的先进性和不足之处。同时,介绍了一种新的液压胀形方法,即内补液胀形法的基本原理、试验研究结果及其优点。并且提出了今后进行研究的方向和新思路。     

护环液压胀形法的新发展及外补液胀形法的生产应用

本文论述了现有液压胀形法生产护环所存在的不足,介绍了新一代液压胀形工艺即外补液胀形的原理、优点,以及在我国首次生产应用中所显示出的明显的技术经济效益。     

一种新的数字散斑搜索方法及其精度分析

提出了一种新的改进的数字散斑相关的搜索方法一单区域搜索法。其特点是在一个子区的计算中．用梯度法得出的中心点的位移及导数项，将其代人弹性力学公式计算其它点的位移项初值，再用样条插值公式计算导数项的初值。该方法可在不降低精度的基础上极大地提高速度，是一个高效率、高精度的数字散斑搜索方法。本文还通过数值模拟的方法分析了该方法的精度。     

板料变形三维数字散斑应变测量分析系统研究

针对板料变形中应变检测的常规方法和传统方法存在的不足,通过数字散斑相关方法、计算机双目视觉理论和材料力学理论分析了试件表面变形前后的散斑图像,来动态跟踪试件表面上几何点的运动并得到三维位移场,在此基础上计算得到试件的三维应变场.基于此原理开发了XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统.应用带孔铝质制件进行了单向拉伸实验.测量结果表明,该系统能较好的反映板料变形过程中的三维应变状态,较好的测量试件表面的三维轮廓,直观再现工件表面的变形场、应变场和成形极限图(FLD),对于需要测量的关键点可以实现重点跟踪,动态测量出该点在任意时刻任意位移的应变.该系统可以应用到不同的力学测量现场.     

复合压力胀形技术及其在管材成形中的应用

分析了一种新的胀形技术———复合压力橡胶胀形工艺的基本原理和工艺关键。根据上限理论建立了复合压力作用下成形载荷上限解的计算公式,将计算结果与实验值进行了比较。通过复合压力胀形和轴向压缩胀形的对比实验,研究了复合压力胀形技术的成形能力及其应用。     

液压胀形轧辊胀形凸度的弹性有限元分析

对近几年在国外获得迅速发展的新型轧辊——液压胀形轧辊的胀形凸度进行了弹性有限元分析,提出了受动应力边界条件逼近真实应力边界条件这一新方法。本文的有限元计算结果与实验结果符合。某些结论可用于指导液压胀形轧辊系统的开发与应用。     

模具参数对液压胀形双层异质波纹管波形轮廓的影响研究

为研究模具参数对波纹管液压胀形后波形轮廓的影响规律,采用ABAQUS有限元软件,建立了波纹管液压胀形全过程有限元模型,基于此模型研究了不同波深系数下模具倾角和成形腔厚度对3个波形轮廓指标(波高、波距和波纹倾角)的影响规律.结果表明,模具倾角和成形腔厚度对波形轮廓有重要影响.随模具倾角的增大,回弹后波纹倾角减小,波纹倾角...     

管材内高压胀形的实验研究与数值模拟

介绍了管材无模轴压胀形的实验,研究表明,适度的褶皱有助于提高成形极限。有限元数值模拟显示,随着内压—轴压匹配模式的改变,内压增长率对褶皱的演化表现出不同的影响效果。针对管坯—模具间摩擦对T型管复合胀形成形性的影响,分别从实验和有限元数值模拟两方面进行了研究。     

液压胀形护环内残余应力分布的单端单环测定法

本文根据空间力学模型的求解,在传统单端取单环的基础上,推导出了计算液压胀形护环内部残余应力分布的计算公式,对液压胀形护环内残余应力分布的检查,对残余应力的研究有参考价值。     

TA2钛合金管材热态气压胀形性能及力学性能(英文)

通过单向拉伸试验测试TA2钛合金管材在700~850°C和4×104s1~4×101s1应变速率下的力学性能,观察拉伸断口形貌。开发管材热态胀形实验装置,测试管材在770~950°C的热态气压胀形性能,获得胀破压力和极限胀形率随温度的变化规律,并对典型的破裂形式进行分析。结果表明:TA2钛合金管材的抗拉强度随着温度的升高或应变速率的减小而减小;总伸长率显著增大(142%~331%)。热态气压胀形时,随着温度的升高,胀破压力从6.5MPa单调下降至1.2MPa,极限胀形率呈先增加后降低的变化趋势,在890°C时达到最大值,约70%。在不同温度下气胀时,出现环向破裂、轴向破裂及分散破裂3种不同的破裂形式。TA2钛合金管材适合的热态气压成形温度区间为860~920°C。     

胀形法消减铝合金环形件淬火残余应力研究

针对铝合金淬火残余应力突出的问题,研究了消减铝合金环形件淬火残余应力的方法即胀形法。该方法通过液压胀形机对环形件施加胀形力,使得环形件产生拉伸的效果。采用ABAQUS有限元软件对2219铝合金环形件淬火残余应力及胀形法进行有限元模拟。进行胀形法消减铝合金环形件淬火残余应力工艺试验,采用压痕应变法对环形件的残余应力进行测试。研究结果表明:该环形件淬火残余应力很大,最大值超过300MPa;胀形法可有效消减淬火残余应力,当胀形量为3%时,残余应力幅值降至40MPa以内;试验结果与模拟结果一致。