工艺参数对弹性模量变化条件下高强不锈钢管绕弯回弹行为的影响北大核心CSCD

采用反复加载-卸载拉伸试验获得了高强0Cr21Ni6Mn9N不锈钢管的弹性模量随塑性变形的变化规律,构建了弹性模量与塑性应变之间的函数关系,并嵌入ABAQUS软件中模拟了工艺参数对高强不锈钢管数控绕弯回弹行为的影响,分析了回弹对工艺参数的敏感性。结果表明:弹性模量变化和恒定条件下,工艺参数对高强不锈钢管数控绕弯回弹行为的影响的变化趋势相似,只是弹性模量变化条件下的回弹值增大了;回弹角和回弹半径随着芯棒伸出量、弯曲速度、助推速度的增大或管材/芯棒间隙、管材/弯曲模间隙、管材/弯曲模摩擦因数的减小而减小。回弹半径对工艺参数更为敏感,其敏感性大小依次为:管材/弯曲模间隙、管材/弯曲模摩擦因数、助推速度、弯曲速度、芯棒伸出量和管材/芯棒间隙,而回弹角对各工艺参数的敏感性不显著。     

薄壁管小弯曲半径数控绕弯成形芯模效用的实验研究

薄壁管数控弯曲中带芯头的柔性芯模是提高薄壁管件成形极限和成形精度的关键因素。文章建立了绕弯过程芯模(包括芯棒和芯头)的理论解析模型,包括了芯模直径d、芯棒伸出量e、芯头个数n、芯头厚度k、芯棒/芯头孔心间距p及芯棒圆角半径r等参数的选取公式的推导,获得了不同弯曲规格下的芯模参数取值范围,验证了解析模型的合理性;实验研究了芯模参数对管材失稳起皱、壁厚减薄和截面畸变的影响规律。通过分段抽芯的工艺方法,完成了38mm×1mm×38mm(1D)高难度不锈钢管件的弯曲。     

H96黄铜薄壁矩形管绕弯回弹和截面畸变对工艺参数的敏感性(英文)

为了研究工艺参数对回弹和截面畸变的作用,结合多参数敏感性分析法和回弹/截面畸变预测三维有限元模型,建立敏感性分析系统模型,并利用此模型研究回弹和截面畸变对工艺参数的敏感性。结果表明:回弹最敏感的工艺条件是助推速度和助推压力,截面变形最敏感的工艺条件是芯头的个数;当夹紧力、助推速度与助推压力被用来控制绕弯过程的截面畸变时,必须同时考虑这些参数对回弹的影响;在任何情况下利用工艺参数控制绕弯过程回弹都必须同时考虑截面畸变。     

芯模参数对高强度薄壁管数控弯曲成形质量的影响

薄壁管数控弯曲成形中的柔性芯模是影响薄壁管成形质量的关键因素。利用有限元分析软件Dynaform建立了高强度薄壁管数控弯曲过程的有限元模型,并对其可靠性进行实验验证。研究了芯棒与管材间隙、球芯棒个数、球芯棒与管材间隙、芯棒与管材摩擦条件等芯模参数对高强度薄壁管数控弯曲过程中壁厚变化和截面畸变的影响规律。结果表明:随着芯棒与管材间隙的增大,壁厚减薄率减小,截面畸变率增大不明显,芯棒与管材间隙主要影响管材弯曲结束位置;随着球芯棒个数的增加,壁厚减薄率增大,截面畸变程度减小;随着球芯棒与管材间隙的增大,壁厚减薄率减小,截面畸变率增大;芯棒与管材内壁的摩擦越小,越有利于降低壁厚减薄率。     

管模间隙对Ti-2Al-2.5Zr钛合金管材数控弯曲成形质量的影响

建立了Ti-2Al-2.5Zr(TA16)钛合金管材数控弯曲成形过程的有限元模型,并通过实验验证了该有限元模型的有效性。基于建立的模型研究了管模间隙在数控弯曲过程中对截面畸变率和管材壁厚变化的影响规律,并利用熵值法得到了最佳的管模间隙值。结果表明：减小管材/弯曲模间隙和管材/压块间隙以及增大管材/防皱块间隙可以降低外侧壁的减薄率,随着管材/芯轴间隙的增加,外侧壁的减薄率先减小后增大;增大管材/弯曲模间隙和减小管材/芯轴间隙可以降低内侧壁的增厚率;减小管材/弯曲模间隙和管材/芯轴间隙可以有效地降低截面畸变率;改变管材/压块间隙和管材/防皱块间隙对内侧壁增厚率和截面畸变率的影响不明显。通过熵值法获得了较佳的管材/弯曲模间隙为0.10 mm,管材/芯轴间隙为0.10 mm,管材/压块间隙为0.05 mm,管材/防皱块间隙为0.15 mm。     

材料性能波动下高强TA18钛管绕弯过程截面畸变行为分析

为了研究材料性能参数对管材数控绕弯过程截面畸变的影响规律及敏感性大小,基于ABAQUS非线性有限元平台,建立了高强TA18钛管数控绕弯成形过程有限元模型,并通过文献中的实验结果验证了模型的可靠性,然后采用该模型模拟研究了材料性能波动下高强TA18钛管数控绕弯成形过程的截面畸变行为。结果表明:截面畸变率随着弹性模量、硬化指数的增加或强度系数、厚向异性指数的减小而减小,其减小率分别为11.76%,23.67%,12.07%和23.51%;不同材料性能参数波动下,高强TA18钛管绕弯过程截面畸变率的最大值均小于4.00%,并且在弯曲平面附近,截面畸变率出现负值;截面畸变率对材料性能参数的敏感性大小依次为强度系数、弹性模量、硬化指数和厚向异性指数。     

间隙对TA18高强钛管数控弯曲成形截面畸变及壁厚变化的影响

基于ABAQUS/Explicit平台,建立了TA18高强钛管数控弯曲成形过程三维有限元模型,并验证了模型的可靠性;采用该模型模拟分析了模具与管材之间的间隙对TA18高强钛管数控弯曲成形截面畸变和壁厚变化的影响规律。结果表明:减小芯棒/管材的间隙、弯曲模/管材的间隙和压块/管材的间隙可以降低截面畸变程度;减小弯曲模/管材的间隙、压块/管材的间隙或增加芯棒/管材的间隙可以减小壁厚减薄率;增大弯曲模/管材的间隙、芯棒/管材的间隙和压块/管材的间隙可以降低壁厚增厚率;防皱块/管材的间隙对截面畸变和壁厚变化影响不大。获得了较佳的芯棒/管材的间隙值、弯曲模/管材的间隙值、压块/管材的间隙值和防皱块/管材的间隙值,分别为0.075、0.1、0.1和0.1 mm。     

摩擦对帽型材绕弯截面畸变影响研究

模具与帽型材间的摩擦是决定型材截面畸变的关键因素之一,严重影响其成形精度和成形质量。为了了解摩擦对截面畸变的影响规律,基于软件ABAQUS建立了5052铝合金帽型材绕弯过程的有限元模型,并验证了模型的可靠性。然后,研究了弯曲模、压块、夹块及防皱块与型材间摩擦对截面畸变的影响。结果表明:随着夹块与型材间摩擦的增大,截面畸变减小;随着弯曲模与型材间摩擦的增大,截面畸变减小;随着压块与型材间摩擦的增大,截面畸变也减小;随防皱块与型材间摩擦的增大,截面畸变不显著。     

热绕弯成形Ti80钛合金汽车排气管弯头工艺和起皱研究

为了探讨Ti80钛合金弯头管件的塑性成形工艺参数,采用弯管机进行了弯管成形工艺试验。首先设计了Ti80钛合金薄壁管绕弯成形的模具系统和实验参数,其次研究纵向绕弯速度、成形温度对管面褶皱的影响。结果表明,在有芯模的情况下不合理的工艺参数仍然会使管件产生起皱现象。合理的热绕弯成形工艺参数为:绕弯速度1rad/s,绕弯温度为900℃。使用该工艺参数热绕弯的管件无起皱等缺陷。     

几何参数对变弹性模量条件下21-6-9管绕弯成形质量的影响

基于ABAQUS有限元分析软件,首先计算和分析了在变弹性模量和常弹性模量条件下的21-6-9高强不锈钢管绕弯成形过程,并将两种情况下的模拟结果与实验结果进行对比验证,发现采用变弹性模量可使截面畸变率和壁厚减薄率的预测精度分别提高31. 8%和11. 8%。然后在变弹性模量条件下研究了几何参数对管材绕弯成形截面畸变和壁厚减薄的影响。结果表明,当弯曲角不大于45°时,截面畸变率曲线和壁厚减薄率曲线均呈抛物线状;当弯曲角大于45°时,截面畸变率从弯曲平面到初始弯曲平面的分布呈先快速增加,后缓慢减小,再缓慢增加,最后急剧减小的特征;壁厚减薄率从弯曲平面到初始弯曲平面的分布呈先急剧增加,后趋于稳定,最后急剧减小的特征。截面畸变率和壁厚减薄率随相对弯曲半径的减小而增加,相对弯曲半径以不小于2. 0为宜;截面畸变率随管材壁厚的减小,直径的增加或直径和壁厚的等比例增加而增加;壁厚减薄率随管材壁厚的增加先增加后减小,随管材直径的增加或直径和壁厚的等比例增加而减小。     

基于ABAQUS有限元模拟铝合金小弯曲半径的内压推弯成形

内侧起皱、外侧壁厚减薄及横截面畸变等是管材弯曲成形过程中主要缺陷,对于小半径弯曲成形的管材尤为严重。采用有限元技术对φ32 mm×1 mm的LF2M铝合金管材在1倍相对弯曲半径时的推弯成形过程进行了数值模拟,得到了内压力、管坯与凹模之间摩擦系数等工艺参数对管件成形质量影响规律。结果表明,合理增加管坯与凹模之间摩擦系数能降低壁厚减薄,同时内压大小对控制截面畸变有重要影响,在摩擦系数0.06和15MPa内压成形工艺参数时能得到较好成形效果。     

工艺参数对薄壁矩形管绕弯成形失稳起皱影响的显著性分析

基于三维有限元软件ABAQUS/Explicit,采用所建立的薄壁矩形管绕弯成形过程三维弹塑性有限元模型,结合虚拟正交试验,模拟研究了工艺参数对绕弯成形过程中失稳起皱影响的显著性。结果表明:弯曲半径、芯头个数、芯模与管坯间隙和防皱块与管坯间隙对薄壁矩形管绕弯成形过程中的失稳起皱影响较为显著。     

基于DEFORM-2D的304奥氏体不锈钢拉深过程应力应变的数值模拟

不锈钢板材在拉深成形过程中应变硬化严重,影响因素复杂,易出现起皱、破裂、黏模等现象.运用DEFORM-2D的有限元软件,对不同拉深工艺条件下304奥氏体不锈钢圆筒件的拉深成形过程进行了数值模拟,分析了不同工艺条件下的应力应变情况.结果表明:工件凸缘处的摩擦因数越大,拉深成形极限高度hmax越小;提高拉深速度或降低摩擦因数,拉深成形极限高度hmax增大.通过几种不同条件下的模拟分析发现,在模拟实验条件范围内,304奥氏体不锈钢圆形件拉深成形的最佳成形条件为:凸模圆角rp=3mm、凹模圆角rd=3mm、凸缘处的摩擦因数μ=0.08、拉深速度v拉=30mm/s.这与实际生产中的情况相吻合,产生破裂的部位也与实际一致.     

不确定因素下薄壁铝合金管弯曲的多目标连续稳健优化设计（英文）

结合实验设计和三维弹塑性有限元,在确定性优化设计基础上,提出了不确定因素下薄壁铝合金管数控弯曲的多目标连续稳健优化方法。基于部分析因设计,获得了显著的噪声因子,包括管材性能变化、管材几何尺寸波动和管材-模具摩擦波动。采用田口内外表试验法,考虑主要弯曲成形缺陷,对薄壁铝管数控弯曲芯模直径、芯棒伸出量和助推速度进行了稳健优化设计。通过分别考虑摩擦接触条件、管材料参数和管材几何参数的波动,实现了薄壁铝管数控弯曲芯模直径的稳健性优化设计;通过考虑材料参数波动、芯模与管间的摩擦波动以及芯模直径的制造偏差,实现了芯棒伸出量和助推速度的稳健性优化设计。     

车用齿轮轴冷挤压成形模拟及反挤压工艺参数优化

针对车用齿轮轴制定了冷挤压成形工艺方案,并对其进行了相应的正、反挤压模具设计。利用Deform-3D进行有限元仿真模拟,对成形件进行等效应变、等效应力、损伤和载荷—行程曲线分析。选取凸模速度、摩擦因数以及凸模锥角3种工艺参数进行正交试验及工艺优化,通过正交试验的方差分析得出摩擦因数对齿轮轴反挤压载荷大小具有显著影响,并得到各参数对成形载荷的影响顺序为:摩擦因数>凸模锥角>凸模速度。最终得到的最优反挤压工艺参数为:凸模速度为25mm/s、摩擦因数为0.10和凸模锥角为25°。优化后反挤压的最大载荷由原来的2.15×10~4 kN减小到1.01×10~4 kN,降低了53个百分点。     

304不锈钢锥形件旋压成形工艺参数对损伤的影响

采用有限元模拟法研究了304不锈钢锥形件在旋压成形中损伤的分布规律。选取旋轮和芯模之间的间隙、进给速率、主轴转速和摩擦因子4个工艺参数进行正交试验设计。对设计方案的成形过程进行模拟并寻找最优加工参数。结果表明,旋轮和芯模间隙、进给速率和摩擦因子对损伤的影响大,而主轴转速对损伤的影响较小。以损伤值最小为目标得出优化的工艺参数为:旋轮和芯模之间的距离1.54 mm,进给速率0.5 mm/min,摩擦因子0.05,主轴转速250 r/min。     

6061-T4薄壁铝合金管数控弯曲回弹规律(英文)

以规格为50.8mm×0.889mm(管材外径×管材壁厚)的高性能薄壁6061-T4铝合金管为对象,采用单因素实验分析和基于全过程三维有限元模拟的正交方法,获得多个弯曲成形参数对6061-T4薄壁铝合金管数控弯管回弹的影响。结果表明:1)弯管回弹角随弯曲角度的增大而总体呈线性增大;2)影响弯管回弹的显著性因素从高到低排列为:芯棒管材间隙,弯曲半径,压模管材摩擦,防皱块管材间隙,压模管材间隙,助推速度,芯模管材摩擦和芯球个数;3)显著性成形参数对回弹的影响规律与不锈钢和钛合金相似:回弹角随弯曲速度、芯棒管材间隙、相对弯曲半径、防皱模管材间隙、压力模摩擦系数、压力模相对助推速度的增大而增大,随芯棒伸出量、芯球个数和芯棒摩擦系数的增大而减小。     

压块对H96矩形管绕弯成形回弹与截面变形的作用

为了控制矩形管绕弯成形的回弹和截面变形,建立考虑压块力、速度加载条件的回弹和截面变形有限元预测模型,并对其可靠性进行实验验证。基于所建模型研究压块的摩擦因数、夹持压力和助推速度对H96矩形管回弹与截面变形的影响规律。结果表明:摩擦因数和夹持压力越大,回弹角和横截面高度变形越小。但压块对横、纵截面畸变的作用完全相反;芯头支撑区域内助推速度的变化能够影响回弹量,且不会加剧截面变形。提出变助推速度的压块边界条件组合方案,实现了弯曲角度小于90°和大于等于90°弯管的回弹量分别降低55.31%和36.45%,60°弯管的高度变形量平均降低1.79%,90°和120°弯管的高度变形量最大分别降低5.98%和6.35%。     

三维复杂轴线空心构件自由弯曲成形技术研究

基于ABAQUS有限元仿真软件,对紫铜复杂轴线空心构件的三维自由弯曲成形进行了数值模拟,重点研究了管材与弯曲模之间的间隙u、弯曲模中心与导向机构前端距离M、管材Z向送料速度v等关键成形工艺参数对弯曲成形结果的影响规律以及成形区的应力、应变状态,最终获得了该复杂弯曲构件三维自由弯曲成形的最优工艺参数。基于仿真优化结果,实施了自由弯曲成形试验。研究结果表明:在u为0.25 mm、M为26.5 mm、v为20 mm·s~(-1)的工艺参数条件下,构件成形尺寸与模拟结果相近且均接近设计尺寸;弯曲构件无明显的截面畸变、壁厚增厚减薄现象,成形质量较高,模拟结果为复杂空心件成形提供了技术参考。     

高强钢方管绕弯时截面参数对成形质量的影响

金属薄壁方管在绕弯加工中一般会产生横截面畸变、顶板减薄、底板起皱等成形缺陷。为了判断高强钢方管截面参数对弯管成形质量的影响程度,建立了方管绕弯成形的三维有限元模型,在截面边长与弯曲半径一定时,基于Dynaform软件对6种尺寸的JAC590Y方管的90°绕弯成形分别进行了模拟,得出了不同相对壁厚与相对圆角半径方管绕弯后的主要畸变参数。分析表明:高强钢方管经90°绕弯后,其横截面畸变最大的部位出现于弯管的前段,其截面角处于50°～90°之间;在方管的截面边长、弯曲半径及管坯与模具的间隙一定时,方管的相对圆角半径与相对壁厚越小,则管件的横截面畸变与最大壁厚减薄率便会越大,而管件底板也越容易沿纵向起皱或其皱曲越明显。