基于实际应力-应变曲线的电沉积镍涂层的冲压成形极限

基于Hill集中失稳理论推导出了冲压成形过程中涂层与基体的应力-应变方程,通过求解非线性方程计算出各主应变。依据实验数据采用多项式拟合法拟合了材料的应力-应变曲线,对电沉积镍涂层的冲压成形极限的左边进行了计算,并和应变硬化曲线求得的成形极限进行了比较。计算结果表明,用多项式拟合法求得的电沉积镍涂层的成形极限安全区域比用应变硬化曲线求得的安全区域要高,基体厚向异性、涂层厚度和基体厚度对板料成形极限左边影响不大。     

电沉积镍涂层冲压过程的界面特性

采用有限元方法对电沉积镍涂层钢带的冲压成形过程进行了数值模拟,得到了电沉积镍涂层在界面上的应力场、应变场等冲压成形特性。计算结果表明：在冲压过程中,涂层与基体界面上的应力大小、拉压性质都是变化的,且正应力一般在-50～50MPa之间,剪应力一般在-40～30MPa之间;界面上涂层中的应变比基体中的应变大得多,但两者在变形过程中是比较匹配的。     

板料成形极限应力图及其应用研究进展

简要介绍了板料成形极限判据的可靠性对于板料成形质量预测与控制的重要性;分析了传统的基于应变的成形极限(成形极限应变图)判据所存在的只适于在线性加载板料塑性成形中应用的缺陷;介绍了基于应力的成形极限判据(成形极限应力图)的应用前景;综述了国内外成形极限应力图的研究进展,并指出了目前成形极限应力图研究所面临的主要问题.     

基于韧性断裂准则用有限元方法预测镍涂层薄钢板的成形极限

首先通过拉伸试验,得到了镍涂层薄钢板和低碳钢薄板的材料参数,然后利用有限元软件Abaqus/Explicit对镍涂层薄钢板的冲压成形过程进行了有限元模拟,得到了涂层和基体在冲压变形过程中的应力、应变以及断裂的初始位置及厚度分布,并通过Oyane韧性断裂准则预测了镍涂层薄钢板的成形极限;并将韧性断裂准则的理论计算、试验结果与有限元计算结果进行对比。结果表明:Oyane韧性断裂准则能够较好地预测镍涂层薄板的成形极限和失效的初始位置,预测值与试验值相差较小。     

凸模直径以及试件形状对成形极限图的影响

成形极限图(FLD)反映了板料在各种应变路径下的应变极限,是综合衡量板料成形性能的一个重要指标。在用半球形凸模进行试验时发现,所用凸模直径和试件形状的不同对FLD有影响。采用两种不同直径的凸模和两组不同形状的试件进行了试验,获得了4种情况下的FLD,对比分析了凸模大小和试件形状对试验结果的影响。结果表明:采用直径较大的凸模得出的FLD低于采用小直径的凸模得到的FLD,试件形状对于FLD的左半部影响较大,中间带圆弧形的试件得出的FLD左半部低于中间部分平行的试件得到的FLD,试件形状对右半部FLD没有影响。     

基于成形应力极限的管材液压成形缺陷预测

基于塑性应力应变关系及Hill79屈服准则,推导出极限应力与极限应变间转化关系,进而建立2008T4铝合金的成形应力极限图(Forming limit stress diagram,FLSD)。采用LS-DYNA软件对三通管液压胀形过程进行模拟,应用FLSD预测胀形过程中破裂的发生及成形压力极限,并与传统成形极限图(Forming limit diagram,FLD)结果进行了对比。研究表明,FLD与FLSD预测结果中破裂缺陷位置相同,但极限内压力值存在很大差别,而FLSD预测结果与物理试验结果较吻合。考虑到FLD受应变路径影响显著的因素,将FLSD作为管材液压成形等复杂应变路径下的成形极限的判据更加方便可靠。     

基于M-K模型的相变诱发塑性钢板的成形极限研究

在M-K模型的基础上，将描述相变诱发塑性的硬化方程引入到成形极限的推导中，通过考虑板料冲压成形过程中硬化性能的变化对TRIP钢极限变形能力的影响，建立了适合于TRIP钢板的成形极限预测模型。预测结果与试验结果吻合较好，表明提出的考虑相变诱发塑性效应的成形极限预测模型较准确地预测了相变诱发塑性钢的极限变形能力，有利于指导相变诱发塑性钢板成形工艺。     

脉冲喷射电沉积纳米镍涂层的组织与耐腐蚀性能

采用脉冲喷射电沉积方法在45钢基体表面制备了纳米镍涂层,用扫描电镜和X射线衍射仪研究了平均电流密度对镍涂层表面形貌、微观组织结构及平均晶粒尺寸的影响,并进行了耐腐蚀性试验.结果表明:用该方法制备的纳米镍涂层表面比较平整、晶粒细小并且结合较致密,但晶粒间仍存在一定的孔隙;随着平均电流密度的增大,平均晶粒尺寸先变小再变大,当平均电流密度为39.8 A·dm-2时涂层最致密,平均晶粒尺寸最小(13.7 nm);纳米镍涂层试样的耐腐蚀性能有较大的提高,但经过一段时间后腐蚀速率有所上升,这可能与腐蚀介质的渗入有很大关系.     

镍涂层复合板拉延过程的数值模拟

采用有限元动力显式算法模拟了电沉积镍涂层复合板的拉延成形过程,得到了涂层与基体的应力应变场,计算结果和其他方法及试验进行了一定的比较。涂层与基体采用Belytschko-W ong-Ch iang四节点壳单元,模具与压边圈采用刚体壳单元。基体采用随动强化模型,涂层与基体结合界面采用固连断开接触。对该材料的拉延模拟计算表明,该涂层与基体在拉延成形过程中不会出现界面失效,但涂层在拉延过程中的应力变化比基体复杂,且涂层的等效塑性应变与基体相差较大,说明涂层的拉延过程比基体复杂。计算出的冲压力曲线可供拉延工艺参考。     

基于厚度梯度准则的薄板成形极限图建立方法

介绍一种预测薄板成形极限的新准则——厚度梯度准则,该准则基于薄板颈缩时沿垂直于颈缩方向的厚度梯度分布存在极值RC。在薄板成形过程中,当板面内的厚度梯度值小于临界厚度梯度值RC时,认为薄板发生颈缩。基于厚度梯度准则,结合对IF钢成形极限试验的有限元仿真,计算获得其成形极限图,计算结果与试验数据吻合较好。将厚度梯度准则与有限元方法相结合,可在已知薄板单拉性能参数的条件下计算获得其成形极限图。     

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。     

Prediction of limit strain in sheet metal-forming processes by 3D analysis of localized necking

Theoretical prediction of forming limit strain of sheet metal is developed in the framework of the three-dimensional general bifurcation theory. The onset of the three-dimensional discontinuous velocity field in the biaxially stretched uniform sheet is predicted. Three fundamental mode vectors, i.e. shear horizontal, shear vertical and normal modes are introduced and it is demonstrated that any bifurcation mode is represented by the linear combination of them. The onset of the bifurcation is numerically analyzed in terms of the modes by the use of the linear comparison solid originally introduced by Hill in 1959. In this study, a linear constitutive relation is adopted for the linear comparison solid, which is developed based on the constitutive theory proposed by Goya and Ito and is capable of incorporating the directional dependence of the plastic strain rate on the stress rate. The numerical results show that forming limit strains predicted by the three-dimensional mode theory is much higher in general than that given by Stören and Rice in 1975. Then, it is revealed from the three-dimensional mode analysis that the bifurcation mode that arises can be changed from one type to another according to the sign of stress ratio. It is also shown that the strain limit predicted by the three-dimensional mode analysis gives upper limit lines for the bifurcation lines proposed in the past for any linear strain-path directions.     

冲压板材成形极限分析技术在GP项目运用实践

介绍了冲压板材成形极限分析技术基础理论,以及在公司GP项目模具制作、模具调试、生产启动、生产过程中各个阶段的实际应用,对于提高零件质量有良好效果。