先进高强度钢板弯曲类回弹特性的试验研究

随着先进高强钢板在汽车及航天航空领域的广泛应用,回弹导致的成形精度问题日益突出.为了获取先进高强钢的弯曲回弹特性,通过采用U形件回弹模型,针对600MPa级别的3种典型高强钢(DP钢、TRIP钢、HSLA钢)进行了回弹试验研究.实验结果表明:在相同变形条件下,TRIP钢弯曲回弹最大,DP钢次之,HSLA的弯曲回弹最小;不同工艺条件、不同材料性能参数对弯曲回弹呈单调的影响规律,而润滑条件对弯曲回弹的影响趋势并未出现一致性规律.     

TNW700钛合金板材热弯曲性能

采用带有不同弯曲圆角的模具对TNW700钛合金薄板进行热弯曲实验,对其在温度为700~850℃,弯曲圆角为1/4~6t,弯曲角度为90°时的最小弯曲半径、回弹半径、回弹角度的变化规律进行了研究。结果表明:沿垂直轧制方向变形的热弯曲窗口较沿轧制方向的宽,垂直轧制方向弯曲变形时,700℃和850℃的最小弯曲半径分别为1.5t和1/4t,而沿轧制方向弯曲变形时,700℃和850℃的最小弯曲半径分别为3t和1t。回弹半径和回弹角度均随温度的升高和弯曲半径的增大而减小,回弹方向主要取决于模具的叠放次序。     

铝合金板材磁脉冲辅助U形弯曲过程回弹数值模拟分析

目的揭示铝合金板材磁脉冲辅助弯曲成形对回弹的影响机理。方法基于两种磁脉冲辅助成形方案,采用数值模拟软件LS-DYNA,建立磁脉冲辅助U形弯曲的有限元模型。结果与准静态成形相比,磁脉冲辅助U形弯曲成形能减小板料圆角区的残余应力,方案Ⅰ板料圆角区等效塑性应变大于方案Ⅱ板料圆角区的等效塑性应变;电磁体积力能有效减小回弹,且放电能量越大,回弹角越小;磁脉冲辅助U形弯曲成形能减小板料的弹性应变能。结论相同放电电压下,方案Ⅰ的回弹控制效果好于方案Ⅱ的回弹控制效果。磁脉冲辅助U形弯曲减小回弹的主要原因是板料圆角区残余应力的减小和弹性应变能的降低。     

小直径厚壁管材变曲率弯曲回弹预测

为快速、准确地预测管材变曲率的弯曲回弹,建立变曲率弯曲回弹预测的解析模型.基于ABAQUS平台建立小直径厚壁管材变曲率弯曲成形及回弹数值模拟模型,通过试验验证了所建模拟方法的可靠性.将变曲率回弹问题转化为离散定曲率回弹问题进行研究,通过近似纯弯曲回弹实验,建立管材定曲率弯曲回弹前后半径之间的函数关系式,将变曲率弯管轴线双圆弧拟合逼近离散,针对离散化的回弹弯管进行G1连续拼接,依据轴线复杂程度,构建拼接修正函数,建立管材变曲率弯曲回弹预测解析模型.通过2个试验算例验证该解析模型能够有效预测小直径厚壁管材平面变曲率弯曲回弹.回弹的准确预测是有效控制弯管回弹缺陷的前提,用于指导后续模具型面修正,补偿回弹误差,保证弯管几何精度.     

DP780高强钢U形弯曲回弹影响因素及优化

目的 研究DP780高强钢不同参数对其U形弯曲回弹的影响。方法 在室温下对DP780钢板材进行拉伸试验,获得其应力应变曲线。采用U形弯曲模具模型,利用ABAQUS有限元仿真软件对U形弯曲回弹进行分析,研究摩擦因数、压边力、冲压速度和凹凸模间隙对U形弯曲回弹的影响规律,并在此基础上设计正交试验以优化影响参数。结果 在较小的摩擦因数下,回弹是有微小波动的,继续增大摩擦因数,回弹呈现减小的趋势;回弹随着压边力的增大先增大后减小;冲压速度的改变对回弹的影响不是很大;随着凹凸模间隙的增加,回弹逐渐增大。结论 通过正交试验得到4个参数对回弹程度的影响,最佳参数组合为A5B5C3D1,以此参数组合得出的侧壁角θ1和法兰角θ2最接近90°,回弹效果最好。     

AZ31镁合金型材温热弯曲实验研究

采用自制弯曲装置进行了AZ31镁合金型材弯曲成形实验,研究了型材成形温度和型材弯曲角度对镁合金型材弯曲性能的影响.结果表明:采用温热弯曲工艺可以成形出AZ31镁合金型材弯曲件;弯曲后的型材外缘筋部厚度值减小,其余筋部厚度值均增大;在相同的弯曲角度和模具预热温度条件下,随着坯料温度的升高型材回弹角度减小.AZ31镁合金型...     

车身用高强钢的回弹实验与分析

目的研究和分析身用高强钢在冲压过程中的回弹行为与规律。方法基于Wagoner的拉延弯曲实验模型,采用拉延弯曲(Draw-Bend)实验机,针对590 MPa级冷轧双相钢和420 MPa级低合金高强钢两个常用的典型车身用高强钢材料开展回弹实验研究,通过不同弯曲半径模拟不同冲压模具圆角半径,同时以不同张紧力模拟冲压压边力,讨论了两种材料的冲压成形及回弹性能与控制。结果两类钢的回弹量均随着冲压模具圆角半径的增大而减小,随着压边力的增大而减小,双相钢相比低合金能产生更大的回弹,厚板随冲压条件变化的回弹波动一般低于薄板。结论实验研究结果对高强钢在实际冲压过程中的回弹控制有着较强的指导意义。     

管材数控弯曲回弹规律的有限元分析

回弹是管材弯曲卸载后必然发生的现象,并严重影响弯曲管件的精度和管材弯曲生产的效率.成形参数对管材弯曲卸载后的回弹有重要的影响.为了研究成形参数对回弹角的影响,基于弹塑性有限元软件ANSYS建立了管材数控弯曲及回弹的有限元模型,以不锈钢管弯曲及回弹过程为典型研究对象,实验验证了所建立的有限元模型的可靠性,并分析了部分工艺和材料性能参数对管材数控弯曲回弹的影响规律.结果表明:回弹角随弯曲角、芯棒与管壁间隙及材料硬化系数的增大而增大,随材料硬化指数的增大而减小.     

铝合金-聚合物复合层板弯曲回弹理论分析

针对铝合金-聚合物复合层板弯曲回弹问题,分析了复合层板弯曲过程表面层铝板及中心层聚合物的变形特征,建立了复合层板平面应变纯弯曲回弹理论分析模型.采用建立的模型预测了复合层板纯弯曲过程回弹角变化,并与实验结果进行了对比,分析了聚合物层厚度及铝合金板材力学性能对回弹的影响规律.结果表明:随着中心聚合物层厚度的增加,复合层板回弹角降低;随着表面层铝板强度的降低,复合层板回弹角减小.理论预测结果与实验结果一致,说明了本文推导的理论模型的可靠性.     

宽板大曲率半径纯弯曲回弹量理论分析

针对各向异性板料的大曲率弯曲回弹问题,建立了服从Hill屈服准则和指数强化模型的平面应变纯弯曲的回弹理论模型。应用该模型计算了Numisheet’2002无约束柱面弯曲回弹的考题,与实验结果和其它理论模型计算值的对比表明,模型的回弹结果与实验值很接近,其精度优于其它算法。同时还表明,屈服准则的选取对预测板料回弹量有着较大影响,而强化模型的影响则不是很显著。     

先进高强度双相钢弯扭复合回弹评价与试验研究

目的 针对先进高强度双相钢冲压成形后回弹量大且多种回弹形式相互作用的问题,提出弯曲–扭曲复合回弹试验评价指标与测试方法,研究双相钢强度级别和试验条件对弯扭回弹的影响规律。方法 建立板料回弹前后的几何关系,提出弯扭复合回弹评价指标,通过改变三点弯曲试验上压杆的偏转角度,开展弯扭复合回弹试验。结果 基于合理的几何关系假设提出的评价指标适用于弯扭复合回弹试验结果分析。当上压杆偏转角度为0°时,强度越高,板料弯曲回弹越明显,回弹后横截面顶点距离和2条对角线长度变化越小;随着上压杆偏转角度的增加,当上压杆偏转0°～15°时,不同强度的3种试件（DP600、DP780、DP980）的横截面顶点距离和2条对角线长度增大,其中DP600试件的横截面顶点距离变化最小;当上压杆偏转15°～45°时,3种试件共同表现出横截面顶点距离减小、一条对角线长度减小、另一条对角线长度增加,其中DP980试件的对角线长度之差最小。结论 试验数据与分析结果表明,调整三点弯曲试验中上压杆的偏转角度可以诱发不同的扭曲回弹量,进而有效控制弯曲回弹与扭曲回弹的复合程度。分别利用板料横截面顶点距离变化及2条对角线长度变化评价弯曲回...     

钣金V形折弯成形的回弹控制研究

为了实现对钣金V形折弯回弹的有效控制,在折弯加工过程中逐渐修正材料的性能参数,从而准确计算最终的折弯深度参数.本文对板料进行几次增量式的折弯加工,获取相应的成形及回弹角度参数,并通过理论模型修正材料的性能参数值,进而利用修正后的材料参数计算折弯深度参数.实验结果表明:修正后的材料性能参数接近拉伸实验的结果,折弯成形角度的偏差小于1°.增量式折弯方法避免了由材料参数误差引起的回弹控制误差,有效提高了V形折弯回弹的控制精度."     

基于对比试验的 Q345 钢 135°矫正法折弯及回弹优化

目的针对自由回弹采用的补偿法寻找最优解过程繁杂,结果不稳定这一问题,寻找更为有效的折弯方式。方法利用Pearson相关系数和灰色系统理论,采用对比实验,以16 mm厚Q345钢为研究对象,选择凸模圆角、摩擦因数及矫正量为变量,回弹角与最大成形力为目标函数,求得工艺参数对回弹角的关联系数。再对优化的参数组合进行有限元模拟验证。结果矫正法回弹控制效果远远优于自由折弯模具的回弹控制效果。结论将优化获得的工艺参数进行有限元模拟验证,指导设计、试模,成形质量得到明显提高,对实际生产具有显著的指导意义。     

基于补偿因子的直弯边下陷零件回弹补偿研究

橡皮成形是飞机钣金零件制造的一种重要成形工艺,回弹是橡皮成形过程中主要缺陷之一.为提高钣金零件橡皮成形效率,基于补偿因子对下陷区回弹补偿进行研究,实现钣金零件一步法成形.首先对弯曲回弹公式进行推导,结合弯曲过程中刚度概念引出补偿因子作为直弯边下陷零件回弹补偿公式;然后利用CATIA二次开发功能将补偿公式写入程序并与数据库进行连接,并对直弯边下陷零件进行回弹补偿;采用Pamstamp 2G软件对橡皮成形过程进行有限元模拟,通过实际成形试验对带补偿因子的回弹公式进行验证,最后将模拟值和试验值进行比较.结果表明:有限元模拟过程能够很好的预测回弹,补偿结果达到精准成形要求且误差在0.5°范围内,成形压力对回弹影响很小.对于下陷成形,需要较大的成形压力才能达到一次成形的目的,验证了补偿因子回弹公式的可靠性.     

考虑材料参数变化的高强钛管数控弯曲回弹行为研究

目的研究钛管数控弯曲回弹角、回弹半径的变化规律,揭示回弹角和回弹半径变化特征的形成机制。方法基于有限元软件平台,建立考虑收缩应变比-弹性模量变化的Ti-3Al-2.5V钛管数控弯曲成形及回弹全过程的有限元模型。结果回弹角随弯曲角和相对弯曲半径的增加而增加;回弹半径在弯曲角小于30°时,随弯曲角的增加而先变化很小,后显著增加;弯曲角大于30°时,回弹半径随弯曲角的增加而逐渐减小。回弹半径随相对弯曲半径的增加而增加。弯曲角越大,应力分布区域越大,回弹变形越大;相对弯曲半径越大,弯管中处于弹性变形的区域占总变形区域的比例较大,回弹变形越大。结论考虑两参数变化时对回弹角和回弹半径的变化趋势无显著影响,但获得的回弹角和回弹半径均大于忽略两参数变化时的值;考虑收缩应变比-弹性模量变化时,弯曲变形区沿外脊线的拉应力大于忽略两参数变化时的拉应力,卸载回弹时,管材发生大的弹性恢复,表现为回弹角和回弹半径的增加。     

铝型材构件多点变曲率拉弯制件回弹研究

目的 研究不同预拉伸量和补拉伸量对矩形变曲率构件回弹的影响,以提高柔性三维拉弯成形精度。方法 用有限元模拟了矩形变曲率铝型材三维拉弯成形过程,并用试验验证了有限元模拟的精度,设计了5组不同的预拉伸量参数和补拉伸量进行三维拉弯成形有限元模拟。结果 大曲率和小曲率段试验和有限元模拟的回弹误差小于2 mm,表明有限元模拟分析可以很好地对矩形变曲率构件进行模拟。得出的数据表明预拉伸量对于小曲率弧段回弹的影响比对大曲率弧段的影响更大,当预拉伸量增长到1.0%以后,回弹的下降幅度不再明显;随着补拉伸量的增大,变曲率拉弯制件两段的回弹均得到较好的抑制,当补拉伸量为1.4%时,制件靠近夹钳端出现了缩颈缺陷,产生了较大的质量缺陷。结论 研究证明适量增加预拉量和补拉量能有效减小柔性三维拉弯成形回弹。     

Coupling effects of material properties and the bending angle on the springback angle of a titanium alloy tube during numerically controlled bending

The significant springback after the numerically controlled (NC) bending of a titanium alloy tube has an important influence on the precision of the shape and size of the bent tube. This springback depends on the material properties of the tube, the bending angle, and especially their coupling effects. The influence of some material properties and the bending angle on the springback angle in the NC bending of a TA18 tube were investigated using a three-dimensional (3D) elastic–plastic finite element model. Using multivariate and stepwise analyses, the coupling effects of the bending angle and the material properties on the springback angle during NC bending were revealed. It was observed that Young’s modulus, yield stress, the strain hardening coefficient and exponent, and the thickness anisotropy exponent, as well as interactions of these parameters with the bending angle, have a significant influence on the springback angle. The bending angle, yield stress, and hardening coefficient have positive effects on the springback angle, and Young’s modulus, the hardening exponent, and the thickness anisotropy exponent have negative effects. The influence of the material properties of the titanium alloy increases with the bending angle. Young’s modulus and the strain hardening coefficient and exponent have the greatest influence on the springback angle. The results will be very useful in predicting, compensating for and controlling the springback of titanium alloy tubes during NC bending.     

Investigation of Springback of Metallic Sheets at Small Strains

Abstract:  The bending process of an aluminium alloy and a high‐strength steel is analysed using the cylindrical bending test of 1 (Proceedings of the 5th International conference and workshop on numerical simulation of 3D sheet forming processes, 2002 , Jeju Island, South Korea). Despite its simplicity, it is now well known that this test is difficult to reproduce numerically. Indeed, it involves small plastic strains but large springback and exhibits complex contact boundary conditions providing severe benchmark characteristics. In order to obtain reliable results to be used for the validation of finite element models or simulations, particular attention has been paid to the fine measurement of several experimental parameters using a high‐resolution video camera. Several geometrical and contact parameters, as well as the springback angle, are determined. The springback results are compared with analytical results obtained using a classical bending model. It is shown that the agreement is good if the work‐hardening is identified within a small strain range, corresponding to the one covered during the test, as it mainly involves small deformations, pure bending and a weak anticlastic effect. Moreover, the decrease in the apparent modulus as a function of plastic strain leads to a more accurate measurement of the variation in the springback angle.