四辊连续滚弯侧辊位移计算与数值模拟

在四辊卷板过程中,卷制工件的曲率主要取决于侧辊的位移量。以塑性弯曲理论为基础,对四辊连续滚弯过程中板材各阶段的变形情况进行了理论分析。根据卸载定理推导出双线性硬化模型板材的回弹曲率计算公式,建立了四辊连续滚弯侧辊位移的数学模型。利用ABAQUS有限元软件对四辊连续滚弯过程进行三维动态模拟,对仿真值和理论值进行了比较,分析了不同板厚下侧辊进给量、相对弯曲半径与成形曲率半径之间的关系。结果表明:有限元仿真误差较小,可以用来指导实践;随着侧辊进给量的增加,板厚对成形曲率半径的影响逐渐减小;成形曲率半径随着相对弯曲半径的增加基本呈线性关系变化。     

板材几何尺寸对激光弯曲成形角的影响

为了研究板材几何尺寸对弯曲角的影响,采用有限元法对不同尺寸规格的DP980双相高强钢板的激光弯曲成形过程进行模拟分析,分别讨论了板材的长度、宽度和厚度变化对成形过程中的温度峰值和最终弯曲角的影响。结果表明,DP980钢板的激光弯曲成形角随着板材长度或宽度的增加而增大,随着厚度的增加而减小。当长度和宽度分别从50 mm增加至200 mm时,板材的弯曲角增量分别为6. 8%和16. 4%;当厚度从1. 0 mm增加至2. 2 mm时,弯曲角减小量为60. 3%。同时,利用最小二乘法计算出了板材的长度、宽度和厚度与激光弯曲角之间的数学关系模型。     

四辊卷板成形过程中宽度效应的影响规律

在四辊卷板机卷制板材过程中,板材宽度变化会影响卷板质量。以弹塑性双线性硬化模型作为基础理论,推导出板材宽度、曲率和弯矩关系,建立四辊卷板滚弯过程数学模型,得到成形曲率与侧辊进给量的计算公式,并根据理论结果分析了板材宽度效应对板材滚弯过程的影响规律。结果表明:在宽板中心处,存在不利的双向拉伸条件,增加了板材的成形难度,宽度变化影响卷板的最小弯曲半径;随着板材宽度增加,板材所需成形力与驱动扭矩增加,筒体容易产生桶状变形。对板材四辊滚弯过程进行有限元仿真,结果表明:通过对宽板进行多道次滚弯,可以减小板材最大应力、轴辊成形力和驱动扭矩,有效控制板材宽度效应对四辊卷板成形过程的影响。     

中厚船舶钢板激光弯曲成形几何效应的数值模拟

建立板材激光弯曲的三维非线性准静态弹塑性热力耦合有限元模型。使用有限元软件 MSC Marc对中厚船舶钢板的激光弯曲成形过程进行数值模拟。计算了船舶钢板激光弯曲成形过程的温度场和变形场, 并进行相应的实验验证。模拟结果与实验结果吻合较好。用建立的模型对中厚船舶钢板的激光弯曲成形过程中钢板的几何效应进行数值模拟, 讨论了一定工艺条件下钢板几何参数与弯曲角度之间的关系, 为在将来实际生产中制定和优化钢板激光弯曲成形的工艺参数提供理论依据。     

Al-Mg-Sc合金板激光冲击成形的试验研究与有限元分析

利用高功率钕玻璃激光器对Al-Mg-Sc合金板进行了激光冲击成形试验研究,用Taylor Hobson三坐标表面轮廓测量机测量了冲击后板料的变形量.对激光冲击成形过程建立了有限元分析模型,采用非线性商用有限元软件MSC.Marc对激光冲击载荷下Al-Mg-Sc合金板料成形过程进行了成功模拟.试验与仿真结果表明,随着激光能量的增加,板料激光冲击成形的变形量增大,在激光能量不变的条件下,当凹模约束孔径增大时,板料的变形量随之增大,板料的变形量沿半径方向随着冲击波压力的变化呈现高斯分布.     

网格自适应技术在船用钢板激光弯曲成形过程数值模拟中的应用

利用有限元分析软件MSCMarc,采用不同网格划分方法 ,分别建立板材激光弯曲成形的三维弹塑性热力耦合有限元模型。其中一些模型引入了网格自适应技术。用这些模型计算分析了 6mm船用钢板激光弯曲成形过程的温度场及变形场。结果表明 ,自适应技术有效的缩短了模拟计算的时间 ,在精度变化不大的情况下 ,大大提高分析效率。计算结果与实验结果吻合较好。     

双相高强钢板的激光弯曲成形数值模拟

为了探究汽车车身用DP980双相高强钢板的激光弯曲成形特性以及激光参数对弯曲角的影响,利用ABAQUS有限元分析软件对DP980双相高强钢板的激光弯曲成形过程进行了数值模拟,研究了激光扫描过程中板材内部的温度场分布,揭示了DP980钢板激光弯曲成形的机理;并对激光功率、扫描速度、线能量等激光参数对板材弯曲角的影响进行了分析。结果表明,DP980双相高强度钢板的弯曲角随着激光功率的增加而增加,随着扫描速度的增加而减小,在一定的线能量范围内,弯曲角大小与线能量呈线性增长关系,并推导出了用于预测钢板弯曲角的数学模型。     

扫描路径规划对激光弯曲成形影响的实验研究

在三维激光成形中,扫描步距、扫描的先后次序、扫描线距自由端的距离等扫描路径规划参数对最终变形量都有影响。实验表明：当扫描线距自由端的距离L′增加时,弯曲角度随之增大,但当L′继续增加时,板料的弯曲角度却减小,最后逐渐趋于平缓。当扫描步距太小,板料的总体弯曲效果并不好,而且由于重叠加热,使板料硬度降低。随着扫描步距的继续增大,板料的最终弯曲效果只是每次扫描的弯曲变形量的简单迭加。而且实验发现,先采用大的步距对板料进行扫描,然后在两条扫描线之间再插入扫描线,此时的弯曲效果比顺次加热的弯曲效果要好。     

95W-5Ta激光粉末床熔融应力场演变及变形控制

以95W-5Ta混合粉末研究对象,针对95W-5Ta激光粉末床熔融工艺成形过程中存在的热应力较大和变形严重的问题,基于有限元方法对成形中应力场演变过程进行数值模拟. 模拟结果表明,应力变化是一个多重循环过程,增大激光功率和降低扫描速度都会导致热应力增大,分区扫描策略能使热应力均匀分布,避免在零件的敏感区域出现应力集中. 通过开展工艺实验分析影响变形量的因素,发现变形程度对激光功率更加敏感,同时与扫描线长度、层间交错角和扫描策略有关. 试验表明,采用较短的扫描线、67°层间交错角和较小的分区扫描能获得较小的变形量.     

预应力激光冲击喷丸成形有限元模拟

运用ABAQUS软件对激光冲击喷丸成形过程进行了有限元仿真,建立了能够有效模拟成形过程并预测零件变形量的仿真模型,详细介绍了有限元模型的建立过程和冲击成形过程,vdload子程序的运用缩短了建模的时间并提高了有限元模型的适用度。通过仿真结果和实验结果的对比,验证了仿真结果的有效性。进一步分析了激光光斑重叠率、光斑直径和预应力大小对零件变形量的影响。结果表明:运用vdload子程序加载激光冲击力能够增加仿真精度,提升计算速度。零件变形量随着光斑重叠率和预应力的增大而增大,而减小光斑直径会增大激光的功率密度,从而使激光的冲击力增大,零件的变形量增大。     

Investigation into forming sequences for the incremental forming of doubly curved plates using the line array roll set (LARS) process

The line array roll set (LARS) process [7] proposed by the authors is an effective metal forming process used to manufacture doubly curved metal plates. To obtain a final shape with the desired bend radii and to minimize any possible defects, the process for forming the desired shape should be systematically and accurately designed. The major purpose of the present work is to analyze the effect of the forming sequences in the LARS process. The experiments are conducted using three types of forming sequences, and the final bend radii and the quality of the formed plates produced by the LARS process are evaluated. It is found that it is more effective to form a doubly curved plate through a singly curved shape in order to improve the quality of the formed plate. A series of forming experiments with various bending radii are conducted and the interaction phenomena in double curvature bending are observed.     

NUMERICAL INVESTIGATION OF STRAIGHT-LINE LASER FORMING UNDER THE TEMPERATURE GRADIENT MECHANISM

Laser forraing is a new flexible and dieless forming technique. To achieve the high accuracy forming, the temperature gradient mechanism （TGM） is studied. In the analysis of TGM, the plate bends about x-axis and about y-axis as well. To understand the deformation trend, the numerical simulation of deformation of plate is conducted by choosing different laser powers, laser spot diameters, scanning speeds, lengths, widths and thicknesses. From the results of simulation, it can be seen that the laser spot diameter, the scanning speed, laser power and thickness of plate play dominant roles in the laser forming process. However, the bending angles αx and αy show different trends with the variation of parameters. In addition, in comparison with above four parameters, the effect of length and width of plate on the beading angle may be neglected, but their effects are significant for the bending radius R.     

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。     

Numerical and experimental investigation into cold incremental rolling of doubly curved plates for process design of a new LARS (line array roll set) rolling process

The line array roll set (LARS) rolling process is a new incremental sheet metal rolling process for effective manufacture of doubly curved metal plates. In this study, design equations were developed to predict the curvatures of formed plate shapes with complex curvatures using the experimental data. A series of experiments with various curvatures have been performed. The comparison of the finite element computation results with the design equations has shown that the design equations can be effectively used for process design of forming processes in forming of doubly curved plates over a wide range of input curvatures.     

船舶钢板激光弯曲成形的实验研究

在对船舶钢板激光弯曲成形过程进行实验研究中，采用CO2激光器研究了激光功率、扫描速度、扫描次数以及钢板厚度对船舶钢板激光弯曲成形的影响规律。实验中实时测量了船舶钢板激光弯曲成形过程钢板弯曲角度和温度的变化。结果表明：钢板弯曲角度随激光功率的增加而增加，随激光束扫描速度的增加而减小，而且随着钢板厚度的增加，弯曲角度减小；激光工艺参数和钢板厚度都对钢板激光多次扫描成形产生影响，钢板的弯曲角度随着激光扫描次数的增加而增加。对于较薄的船舶钢板，钢板弯曲角度随扫描次数增加近似呈线性增加，而较厚的钢板，随扫描次数的增加，钢板弯曲角度的增加逐渐减小。     

铜合金薄板的脉冲激光弯曲成形数值分析与实验

借助有限元方法研究C194铜合金薄板的脉冲激光弯曲成形。建立脉冲激光弯曲成形的热力耦合分析模型,解决了激光热源加载、求解稳定性和精度控制等关键技术;对多点脉冲激光弯曲成形进行有限元模拟,通过对模型的温度场、应力/应变场和位移场的动态变化和稳态分布的分析,揭示了其成形机理和规律,薄板的整体弯曲成形是所有脉冲变形效应的叠加结果,且变形量与脉冲次数有着明显的线性关系。实验结果表明,数值分析结果与实验结果有较好的一致性。     

Ti-6Al-4V钛合金的激光弯曲成形特性

以Ti-6Al-4V薄板材料为研究对象,研究了激光弯曲成形技术在钛合金上的应用特征.通过实验描述了不同扫描参数对弯曲角的影响规律,并对多次扫描下的板材弯曲动态特性进行了研究.结果表明:弯曲角随扫描次数呈近似的线性增加关系;在扫描次数一定的情况下,存在一个最优的累积线能量使弯曲角达到最大;不同的材料状态在加热和冷却过程呈现出不同的弯曲动态特性.此外,对激光弯曲后的材料微观组织、力学性能进行了测量和分析.结果表明:扫描参数的选择对发生相变的区域形状与相变区组织有较大影响;多次扫描后,加热区材料的强度与硬度均增加,塑性降低.