汽车悬架稳定杆连杆支架的疲劳仿真分析及结构优化

针对某型车辆常规耐久性试验过程中稳定杆连杆支架出现断裂的问题,对稳定杆连杆支架进行疲劳寿命分析和结构优化.首先运用ANSYS软件建立稳定杆连杆支架的有限元模型;然后基于静态有限元疲劳分析方法对连杆支架进行强度分析计算,并依据强度分析结果对稳定杆连杆支架进行疲劳寿命预测分析;其次根据等强梁理论对稳定杆连杆支架进行结构优化,支架截面由原来的等截面改为变截面,并对优化后的结构进行疲劳寿命预测;最后通过疲劳台架试验和裂纹断口分析,验证仿真分析结果.通过台架试验和仿真结果的对比可以得出,稳定杆连杆支架优化前后其疲劳寿命预测准确,优化后结构疲劳寿命符合预期.     

复杂钣金零件充液拉深工艺分析与试验研究

目的研究复杂钣金零件充液拉深的成形性能,以代替传统的落压成形工艺。方法采用有限元方法对成形过程进行模拟,分析各工艺参数对零件成形质量的影响,以及起皱、破裂等缺陷出现的原因和避免方法,并获得合理的工艺参数范围。以仿真结果为依据,设置工艺试验的初始参数,对该复杂钣金零件进行充液成形试验,以验证工艺可行性。结果有限元仿真对成形过程中的起皱和破裂缺陷预测准确,并给出了可行的工艺参数范围;通过成形试验,验证了工艺参数的合理性,获得了合格零件。结论充液拉深工艺可以明显改进零件的成形性能,反胀压力、最大液室压力等是充液拉深工艺的重要参数,直接影响着充液拉深过程的成败。     

旋转式压缩机气缸内圆变形有限元分析及试验研究

为研究旋转式压缩机泵体组装完成后气缸内圆变形原因及规律,使用Pro/MECHANICA对气缸与轴承的装配三维模型进行精确的网格划分、定义约束和载荷,利用ANSYS软件对有限元模型进行了仿真计算,并设计了一种气缸内圆变形量测试的试验方法,测试了不同螺钉连接力下旋转式压缩机气缸内圆的变形量,试验结果与仿真计算一致。经分析研究提出一种可减少旋转式压缩机泵体装配后气缸内圆变形的改进方案,并通过试验对该改进方案进行了验证,测试结果表明,该气缸结构改进方案是合理的和可行的。     

基于模具-制件相互作用的复合材料制件固化变形数值模型

针对复合材料制件在成型过程中的固化变形这一关键技术问题,通过在模具与复合材料制件之间引入剪切层的方法,建立了预测复合材料制件固化变形的解析计算模型和有限元仿真模型。剪切层的剪切模量用来衡量固化过程中模具与复合材料制件之间的相互作用,其数值大小通过与实验数据进行比对而得到。基于建立的固化变形模型,与文献中已有的实验结果进行了比较。结果表明:所建立的模型具有较高的可靠性。同时针对L型复合材料制件建立了三维有限元仿真模型,模型中除考虑材料各向异性和化学收缩效应以外,还将成型过程中模具与复合材料制件间的相互作用考虑在内。模拟结果表明:引入模具作用后L型零件的固化变形预测结果更加准确。      

汽车动力电池电控单元密封螺钉组紧固工艺与仿真分析

螺钉紧固对汽车零部件和汽车整车装配具有非常重要的意义。首先,该文从螺栓紧固顺序、紧固工具等方面分析了螺钉组的紧固工艺,明确了对称十字花、交叉对位紧固的基本原则。其次,分析了螺钉组紧固质量的典型影响因素（微动磨损、螺钉塑性伸长以及螺钉材料的应力松弛）。最后,基于有限元分析对螺钉组紧固进行仿真试验,验证了在该文提出的紧固方案下,无论是预紧力增加还是静态扭矩增加,6个螺钉都处在较小的波动范围。     

柔性薄板件装配误差分析

为简化柔性薄板件装配分析过程和提高计算效率,在自由回弹的基础上,分析在"N-2-1"定位方式下,柔性薄板件夹具偏差经定位夹紧、自由回弹和焊接后对最终装配偏差的影响,建立柔性薄板件装配偏差模型.同时,分析装配过程中外力力矩作用下的偏转所引起的法向变形.最后,用MATLAB结合有限元软件ANSYS进行仿真,与CATIA TAA按传统装配过程分析的结果进行比对,验证装配偏差模型的有效性.     

具有周期结构的血管支架有限元分析

用于治疗血管狭窄的血管支架是一个具有周期微结构的圆管型结构.该文分析的是管型气囊扩张式的支架,在植入血管的过程中,支架随着气囊的受压膨胀而受到内压继而发生形式为均匀膨胀的弹塑性变形.该文自行设计了一种支架,并选择适当的周期微结构即代表性单胞作为数值仿真的模型,构造了相应的周期边界条件,对上述变形过程进行了有限元分析.最后通过后处理程序得到完整支架的分析结果.结果主要包含两个方面:一是对应力和变形的预测.这对血管支架的设计以及长期服役的效果分析是至关重要的;另一个结果是给出了内压与支架直径之间的关系曲线.可为医生的植入手术提供重要参考.分析采用ABAQUS/Explicit分析模块.因为只分析一个代表性单胞就可以代替对整个支架结构的分析,所以可大大节约计算成本.     

毛坯开槽方式中零件加工变形的演变机理与控制方法

广泛用作飞机薄壁整体结构件毛坯的铝合金厚板,在制造过程中出现的塑性变形不均匀性将导致残余应力的产生。高速铣削过程中残余应力的释放将引起飞机薄壁整体结构件的加工变形,这严重影响加工质量。因此,建立了毛坯释放变形后零件铣削的有限元仿真方法,挠度解析法的计算结果和实验测量的数据均验证了有限元仿真值无论是在趋势上还是变形量上均高度吻合。利用有限元方法揭示了开槽方式对毛坯释放变形的影响规律,分析了零件加工变形与毛坯释放变形之间的关系。结果表明:毛坯释放多大变形量,零件就能减小多大的变形量。在建立毛坯释放变形预测模型的基础上,提出了开槽方式的遗传算法优化方法,随机测试集表明神经网络的预测精度高达95%左右,而三框件在最佳开槽方式下能减小34.5%的变形。     

AZ31 镁合金板材气体胀形的模拟及成形极限的预测

建立了300℃下AZ31镁合金板材气体胀形实验方法的有限元模型,并对板材胀形过程进行了仿真分析。基于板材应变历史分析,以二阶主应变转折点作为判别准则,预测了板材成形极限应变。通过模拟结果与实验结果的对比,分析解释了不同尺寸试样的变形情况。     

Al-Cu-Mg-Zn超硬铝合金盘类构件塑性变形性能及锻造成形工艺的研究

目的 为了有效改善Al-Cu-Mg-Zn超硬铝合金盘类锻造构件成形精度和力学性能.方法 通过对代号7A04的Al-Cu-Mg-Zn系超硬铝合金进行热压缩实验,分析其流变行为;通过应力-应变数据,建立本构方程及热加工图.将构建的7A04超硬铝合金材料模型导入有限元分析软件中,同时对锻件成形过程进行仿真模拟并优化.结果 获得了基于Arrhenius模型的流变应力本构方程;确定了7A04超硬铝合金最适宜的加工区域,为后续的仿真模拟提供指导;基于7A04超硬铝合金盘类构件锻造成形有限元仿真模拟分析结果,获得了变形均匀锻件的最优方案.结论 通过全尺寸锻造生产实验对模拟分析结果进行验证,获得了变形均匀且无锻造工艺缺陷的7A04超硬铝合金盘类构件.     

Investigation of the effect of temper rolling on the texture evolution and mechanical behavior of IF steels using multiscale simulation

The main objective of this study is to simulate texture and deformation during the temper-rolling process. To this end, a rate-independent crystal plasticity model, based on the self-consistent scale-transition scheme, is adopted to predict texture evolution and deformation heterogeneity during temper-rolling process. For computational efficiency, a decoupled analysis is considered between the polycrystalline plasticity model and the finite element analysis for the temper rolling. The elasto-plastic finite element analysis is first carried out to determine the history of velocity gradient during the numerical simulation of temper rolling. The thus calculated velocity gradient history is subsequently applied to the polycrystalline plasticity model. By following some appropriately selected strain paths (i.e., streamlines) along the rolling process, one can predict the texture evolution of the material at the half thickness of the sheet metal as well as other parameters related to its microstructure. The numerical results obtained by the proposed strategy are compared with experimental data in the case of IF steels.     

基于真实载荷的托架瞬态分析及优化

目的 研究托架在称量传感器标定过程中的应力、变形情况。方法 采用有限元分析技术对称量传感器标定过程进行仿真模拟,研究托架在称量传感器标定过程中的应力、变形情况,并对有限元分析结果进行验证。结果 通过对仿真结果分析发现了称量传感器标定装置托架应力集中部位。结论 优化设计时对应力集中部位进行了圆角化,使得托架强度和刚度得到了较大的提高。     

Deep Drawing Failure Map of a Coated Metal Sheet Based on the Process Parameters

Fracture and wrinkling are two main failure modes in deep drawing of a coated metal sheet. With the development of damage mechanics and finite element modeling, it is possible to exactly predict the failure mode of a material during deep drawing. In this paper, a coated metal sheet during deep drawing is studied by finite element simulation and dimensional analysis. Based on a few dimensionless process parameters, a failure map is established, which can be divided into three regions including fracture, wrinkling, and success.     

基于弯曲实验的DP980力学性能研究

目的 针对仅通过单向拉伸实验无法准确表征金属板材在弯曲成形过程中的力学性能变化的问题,研究通过弯曲实验获取材料力学性能参数.方法 对高强钢DP980展开力学性能测试研究,主要通过弯曲实验对材料弯曲变形过程中形成的弯矩曲率进行测试,将得到的弯矩曲率转化为应力-应变.分别将弯曲和拉伸得到的应力-应变数据导入到三点弯和辊弯成形有限元仿真中,预测板材的成形角度.结果 DP980弯曲变形时的屈服强度要大于轴向拉伸时的屈服强度;分别利用弯曲和拉伸实验测得的应力-应变数据进行仿真,与三点弯实验结果对比发现,采用弯曲实验得到的应力-应变数据对回弹量的预测偏大,而利用拉伸实验得到的应力-应变数据进行仿真,仿真得到的回弹量则偏小,弯曲实验下变形过程中的应变变化数据更加符合真实过程,与辊弯实验对比发现,利用弯曲实验数据进行仿真可以更准确地预测V形板的最终成形角度.结论 相较于单向拉伸实验,通过弯曲实验获取的材料力学性能参数可以更准确地描述材料在三点弯、辊弯成形过程中的力学性能变化.     

Modelling of microstructure evolution during hot rolling of AA5083 using an internal state variable approach integrated into an FE model

Hot rolling, a critical process in the manufacturing of aluminum sheet products, can significantly impact the final properties of the cold rolled sheet. In this research, a mathematical model was developed to predict the through-thickness thermal and deformation history of a sheet undergoing single stand hot rolling using the commercial finite element (FE) package, ABAQUS^™. A physically based internal state variable microstructure model has been incorporated into the FE simulation for an AA5083 aluminum alloy to predict the evolution of the material stored energy and the subsequent recrystallization after deformation is complete. The microstructure predictions were validated against experimental measurements conducted using the Corus pilot scale rolling facility in IJmuiden, the Netherlands for an AA5083 aluminum alloy. The model was able to predict the fraction recrystallized as well as the recrystallized grain size reasonably well under a range of industrially relevant hot deformation conditions. A sensitivity analysis was carried out to determine the influence of changing the material constants in the microstructure model and deformation conditions on the predicted recrystallization behaviour. The analysis showed that the entry temperature was the most sensitive process parameter causing significant changes in the predicted driving force for recrystallization, nucleation density, fraction recrystallized, and recrystallized grain size.     

5182-O铝合金塑性成形性能表征

目的 结合复杂加载状态试验、塑性和损伤断裂本构模型及有限元应用,实现AA5182-O铝合金在复杂加载状态下塑性变形和损伤断裂行为的精确表征。方法 通过拉伸、剪切等试验,研究5182-O在剪切、单向拉伸、平面应变拉伸等复杂应力状态下的力学性能,应用pDrucker方程来表征其复杂加载状态下的塑性变形和损伤断裂特性。采用逆向工程方法实现pDrucker屈服方程和pDrucker断裂准则的精确标定。将标定后的塑性本构模型和损伤断裂准则应用到ABAQUS/Explicit中,预测不同试件的塑性变形和损伤断裂情况。结果 通过有限元模拟与试验结果的对比,发现有限元仿真准确预测了5182-O在复杂加载状态下的力-位移曲线和损伤断裂情况。结论 有限元模拟与试验结果的对比表明,pDrucker方程可以实现5182-O铝合金在复杂加载状态下塑性成形性能的精确表征。标定的pDrucker方程可应用于5182-O冲压成形过程的有限元分析、模具设计和工艺优化中。     

Clamping-sequence optimisation based on heuristic algorithm for sheet-metal components

The traditional clamping-sequence optimisation of sheet-metal parts requires many complicated finite element analyses, and clamping-sequence planning does not account for the springback from clamp-release. Therefore, this paper proposes a new optimisation method based on a heuristic algorithm. We first propose a new contact model of parts, clamps and supporting locators to analyse assembly deformation. Then, we use the distance between the actual and nominal positions to evaluate the clamp layout. Finally, we apply the heuristic algorithm to optimise the clamping sequence. We illustrate the proposed method with a case study of a taillight bracket, whose results show that the method of clamping-sequence optimisation can effectively decrease the deformation of sheet metal from clamping.     

VPF粘性介质粘弹性本构关系研究

为研究粘性介质的力学性能对板材变形的影响,通过剪切蠕变-回复和松弛试验分析了甲基乙烯基粘性介质的流变性能.实验结果表明粘性介质可以简化为线性粘弹性材料.建立了粘性介质的积分型粘弹性本构方程,并结合剪切蠕变-回复过程的有限元分析确定了方程中的材料参数.利用该本构方程对粘性介质压力胀形过程进行了有限元分析,模拟结果与试验结果对比表明,所建立的本构方程可以较好的预测板材的变形过程.     

渐进成形A3003铝板减薄带分析及数值模拟研究

研究渐进成形过程中板料减薄带的变化,可以提供合理的加工参数,提高板料的成形性能和加工利用率,减少零件破裂失效.基于渐进成形过程中金属板料轮廓的变化与理想情况下轮廓的区别,对渐进成形初始成形阶段A3003铝板减薄带的产生原因和剪切力的变化过程进行了理论分析,并通过有限元模拟分别从未变形区金属板料的长度和强度两个角度对板料渐进成形过程中未变形区下沉的影响,以及成形角度和杨氏模量对变形区回弹的影响两个方面,对减薄带的产生原因进行研究.结果表明:板料未变形区的下沉和变形区的回弹使板料在初始加工阶段形成一段平缓区域,工具头在平缓区域的变形性质发生了变化,平缓区域发生剪切变形导致了板料在初始加工阶段形成了减薄带;渐进成形时减小板料未变形区的长度,增大板料与垂直方向的角度可以一定程度上阻碍减薄带的产生,模拟结果与理论分析相符合.