加载路径对变径管内高压成形影响的模拟研究

基于Dynaform有限元模拟软件,在获得合适总轴向进给量以及最大内压力的基础上,重点探讨了轴向进给路径以及内压力加载路径对变径管内高压成形的影响。结果表明：按照前段进给速度大于后段进给速度的双线性轴向进给方式进给能得到一条最优的轴向进给路径;梯形内压加载方式的成形结果要明显优于线性内压加载方式,且当内压区间为40～60MPa时,梯形内压加载方式的成形结果达到最优化。     

内高压成形合模力对变径管尺寸精度的影响

目的 在内高压成形过程中,合模力加载不合理不仅会导致模具寿命降低,而且容易引起管件截面精度超差,需探究合模力对管件截面尺寸的影响以改善这一缺陷。方法 以低碳钢和铝合金变径管为例,采用内高压成形实验与数值模拟的方法,在两种不同的加载条件下分析合模力对管件截面尺寸精度的影响规律。结果 变径管内高压成形时,模腔上、下侧的等效应力高于左、右侧,模腔顶部的径向位移最小,分型面附近的径向位移最大。模腔在合模力的作用下被压扁,导致卸载内压和合模力后管件截面竖直方向的直径始终小于水平方向,存在一定的不圆度。SAPH440低碳钢和6063铝合金变径管的截面最大不圆度分别为0.27%和0.26%。结论 在内高压成形过程中,合模力对截面精度的影响不可避免,需通过增大模具尺寸或采用可变合模力的加载方式以减小其影响。     

加载条件对内高压成形管件尺寸精度的影响

为了研究内高压成形管件横截面尺寸变化规律,获得管件横截面尺寸精度的调控方法,采用内高压成形实验研究了内压和合模力加载条件对低碳钢变径管直径尺寸精度的影响规律。结果表明:随着内压从60 MPa增加到210 MPa,变径管直径逐渐增加,卸压出模后管件发生0.045%～0.075%的回弹,当内压为150 MPa时,获得的管件直径尺寸精度最高。随着合模力增加,变径管水平方向的直径尺寸逐渐增大,竖直方向的直径尺寸逐渐减小,横截面不圆度增大,导致尺寸精度降低。因此,在内高压成形中,可通过增加模具尺寸或采用可变合模力加载以降低合模力对管件横截面尺寸精度的影响,也可通过控制内压使模具弹性变形量恰好等于管件回弹量,从而使管件最终直径尺寸等于设计值,以保证管件的横截面尺寸精度。     

Y型三通管内高压成形壁厚分布规律

为了解Y型三通管内高压成形时的壁厚分布及成形压力对壁厚的影响规律,通过数值模拟和实验对Y型三通管的内高压成形过程进行了研究,分析了3个不同成形阶段零件的壁厚分布规律和成形过程中零件典型点壁厚随内压的变化规律.研究表明,成形后零件左侧过渡区圆角处壁厚最大,右侧过渡区圆角处次之,枝管顶部壁厚最薄.利用数值模拟,研究了不同终成形压力对零件壁厚分布的影响,研究发现随着终成形压力的提高,零件的最大增厚率变化不明显,但零件的最大减薄率有显著的增加.     

管材内高压成形多步法数值模拟

利用动态显式有限元程序LS-DYNA,采用多步法和单步法两种方式,以某型号副车架为例,对曲线空心构件的内高压成形过程进行了数值模拟研究,给出了两种方式下副车架内高压成形后的壁厚分布.在模拟的基础上进行弯曲、预成形和内高压成形试验,获得了副车架内高压成形件,给出了典型截面的壁厚分布,并与两种模拟结果进行了比较.结果表明,采用多步法数值模拟技术模拟曲线空心构件的内高压成形过程,考虑了弯曲和预成形对后续的内高压成形过程的影响,模拟结果与试验结果基本吻合,能够更加准确地反映曲线空心构件的内高压成形过程.     

薄壁Y型三通管内高压成形起皱与开裂分析

本文针对薄壁Y型三通管在内高压成形过程中产生起皱、开裂缺陷的问题进行了相关研究.首先通过实验确定了Y型三通管在成形过程中产生典型缺陷的位置及类型;其次利用有限元方法分析了补料比对应力状态分区和典型点应力轨迹的影响;最后建立了加载路径的"内压-轴向补料"成形窗口.研究表明:补料比对应力状态有显著影响,通过调整补料比来改变应力状态,是避免起皱的有效措施.此外,本研究给出了不同实验结果在成形窗口中的对应位置,当加载路径超出成形区时,三通管件就会产生起皱或破裂的缺陷,甚至两种缺陷会依次发生.     

Y型三通管内高压成形机理及补料比的影响研究

由于Y型三通管结构不对称,内高压成形过程中左右冲头的轴向补料比对成形有较大的影响。利用数值模拟,基于Dynaform软件平台,建立了Y型三通管弹塑性模型,并利用该模型研究了镁合金Y型三通管热态内高压成形过程、塑性变形规律、失稳行为、各种成形缺陷以及补料比对成形的影响。结果表明:成形后零件左侧圆角过渡区壁厚最大,支管顶部壁厚最薄;随着补料比的增加,支管高度也随之增加,并在一定程度上能改善支管的壁厚减薄,但过度加大补料比会使支管顶部减薄严重。     

变径圆移面过渡段三岔管曲面的计算机辅助几何设计

本文利用由变径圆移面生成理论导出的数学模型，实现了变径圆移面过渡段三岔管曲面的计算机辅助几何设计（ＣＡＧＤ）。     

轻量化结构内高压成形技术

内高压成形适用于制造汽车 ,航空航天等领域中使用的各类轻体构件 .用其加工的零件具有重量轻 ,刚度好 ,零件数量少 ,可减少后继机械加工和组装焊接量 ,成本低等优点 .本文综述了内高压成形原理、优点、应用范围、适用材料、国内外工业应用情况及研究现状 ,并详细介绍了作者进行的部分研究结果 .     

轿车后轴纵臂内高压成形研究

用400MPa内高压成形机对轿车后轴纵臂进行内高压成形试验研究,设计了合理的模具结构,包括分模面和冲头密封形式.分析了矩形截面圆角成形特点和所需成形压力计算公式,制定出合理的内高压工艺和参数,成功地试制出轿车后轴纵臂,经检测尺寸满足设计要求.     

加载路径对内高压成形件壁厚分布影响分析

研究了两端非对称管件内高压成形改善壁厚均匀性的方法,采用数值模拟和试验研究对管件内高压成形进行了非对称加载路径和预成形的优化,获得了工件变形过程及厚度分布变化,并分析了加载路径对壁厚均匀性的影响.研究表明:采用优化的加载路径和预成形,补料和内压的良好匹配改善了两端非对称管件轴向补料的效果,形成有益的起皱,进而改善整形过程的应力应变状态,提高了壁厚均匀性和成形极限.     

面向壁厚均匀的液压成形三通管的坯料设计方法与参数优化

目的 研究连续变厚度管液压成形过程中三通管的壁厚均匀性问题。方法 首先,利用有限元软件分析得到了等厚管液压成形三通管过程中的成形规律,根据其成形规律,反向设计了用于液压成形三通管的连续变厚度管坯;其次,采用正交试验方法,研究了连续变厚度管厚区壁厚、过渡区长度对液压成形三通管成形质量的影响;最后,采用多岛遗传算法,对连续变厚度管的结构参数进行了优化验证,提高了液压成形三通管的成形质量。结果 在等厚管液压成形三通管成形过程中,支管顶部壁厚值持续减小、轴向过渡圆角及直管底部中间位置处壁厚值持续增大;环向过渡圆角处等效应力最大,其他位置连续变化;轴向压应力使得三通管壁厚增大,拉应力使得壁厚减小;正交试验结果表明,当连续变厚度管厚区厚度、环向过渡区长度达到某一值时将出现较好的壁厚均匀性;在4种过渡区曲线线型中,直线型的壁厚均匀性最好;通过多目标优化得到最佳连续变厚度管结构参数,并通过有限元仿真进行验证,相对误差均在2 %以内,使用优化后的连续变厚度管液压成形三通管相对于等厚管,壁厚均匀值减小了0.423 mm。结论 可以采用厚度补偿或减薄的方式来提高成形三通管的壁厚均匀性;连续变厚度管坯相比于等厚管,显著提高了液压成形三通管的壁厚均匀性。     

Experimental and numerical assessment of mechanical properties of welded tubes for hydroforming

The identification of welded tubes properties considering the weld bead and Heat Affected Zone (HAZ) is important for reliable and accurate finite element simulation of tubular plastic forming processes such as tube hydroforming and rotary draw bending processes. Therefore, a simplified method is proposed to extract the weld bead and HAZ properties. Full size standard tensile specimens cut from the welded tube and comprising the weld parallel to the load direction are extended to failure. Mechanical properties obtained from uniaxial tensile test are correlated with the microhardness data measured across the welded specimen and by using the rule of mixtures; the constitutive model parameters of weld bead and HAZ regions are identified. Accuracy of the proposed method is assessed by comparing finite element simulation predictions to experimental measurements obtained from two mechanical tests: the first one is the uniaxial tensile test performed on specimens comprising the weld line perpendicular to the loading direction and the second test is the free bulge hydroforming test achieved on seamed tubular samples. This investigation has shown that the presented method is practical in use and sufficiently accurate to extract the weld metal properties of seamed tubes.     

带壁厚偏差管坯液压胀形加载路径的研究

建立了带壁厚偏差管坯液压胀形的力学模型,揭示了不同轴向应力状态下壁厚偏差对管坯成形的影响规律,给出了带壁厚偏差管坯液压胀形加载路径设计的标准.针对某重型卡车桥壳预成形管坯的液压胀形工艺,进行了3种不同壁厚偏差管坯在不同典型加载路径下的有限元模拟,结果表明:内压升高至最大保持恒定,管坯薄壁侧均在合模前发生开裂且薄壁侧与厚...     

三台阶轴内高压成形中轴向补料的有限元分析

为研究内高压成形台阶轴过程中轴向补料参数对工艺的影响,利用大变形非线性塑性有限元方法对内高压成形三台阶轴工艺进行了分析,讨论了补料量在理论值的80%～120%变化时零件的壁厚及应变分布规律,并就其成因进行了讨论.研究表明,补料量低于理论值的90%及高于理论值的110%是轴向补料参数选取的危险区间,容易引起折叠或破裂失稳,按照理论计算值进行轴向补料,壁厚及应变分布最为理想.     

差厚拼焊管内高压成形焊缝移动规律

为揭示差厚拼焊管内高压成形中的焊缝移动规律,采用有限元数值模拟分析了焊缝移动随内压的变化规律,研究了厚度比、长度比、摩擦系数和硬化指数等因素对焊缝移动的影响.研究表明:差厚拼焊管内高压成形存在焊缝移动,并导致薄管靠近焊缝处出现减薄峰值;焊缝移动随厚度比和长度比的增大而增大,随摩擦系数和硬化指数的增大而减小;减小焊缝移动的合理拼焊管结构为厚度比小于2.0,长度比小于3.5.