先进高强度热镀锌钢板DP600镀层本构模型研究

镀锌层是镀锌钢板冲压成形中一种易被忽略的微观对象,但对板料的成形性能有一定影响。因此,本文基于纳米压痕实验和杯突实验对先进高强度热镀锌钢板DP600镀锌层的力学性能进行了研究。依据纳米压痕实验获得镀锌层的载荷-位移曲线和弹性模量;结合ABAQUS有限元数值模拟纳米压痕过程,以及应用Π定理对纳米压痕进行量纲分析,推导出镀锌层的本构模型;将该镀锌层本构模型应用到杯突实验数值模拟中,并与拉深实验结果进行对比。结果表明,考虑镀层的数值模拟结果相比未考虑镀层的数值模拟结果与杯突实验结果更为接近。     

镀锌钢板圆筒拉深件表面损伤行为的研究

采用不同凹模圆角半径下的圆筒拉深实验,对热镀锌钢板DC53D+Z和合金化热镀锌钢板DC53D+ZF拉深成形工件表面损伤行为进行研究。实验结果表明,在不同凹模圆角半径下,DC53D+Z表面损伤有熨平纹和表面划痕两种形式,而DC53D+ZF的表面损伤则有镀层龟裂和表面划痕两种形式;随着凹模圆角半径的减小,DC53D+Z熨平纹现象增加,DC53D+ZF垂直拉深方向的裂纹增加。利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,建立基于界面结合的镀锌板圆筒拉深有限元模型,对镀锌钢板拉深过程进行模拟。模拟结果表明,随着凹模圆角半径的减小,镀层沿拉深方向的第一主应变增加。数值模拟结果与实验结果对比表明,镀层沿拉深方向的第一主应变是影响表面损伤程度的主要原因。     

金属板材拉深过程的数值模拟研究

针对金属板料拉深过程中材料变形十分复杂的问题,建立了适合钢板拉深过程的三维有限元模型,采用所建立的有限元模型对板料拉深过程进行了数值模拟研究,研究了板料拉深过程中的变形情况,并对拉深过程中冲压力和金属板料的应力分布进行了分析。数值模拟结果与实际拉深过程中材料的变形过程一致,验证了三维有限元模型的正确性。     

基于ANSYS LS-DYNA的连续正反拉深成形有限元模拟研究

针对采用有限元模拟方法对连续拉深成形模拟过程中,"后续模拟过程不能继承上一步模拟结果,每次模拟均为独立流程,与连续拉深成形实际过程不符"的问题,对有限元连续拉深模拟过程、参数设置、前后处理等方面进行了研究,提出了基于ANSYS LS_DYNA的连续正反拉深的成形模拟方法和分析流程,通过采用APDL语句控制分析过程及相关参数设置,做到了参数化和通用化。提出并总结了模拟连续成形的技术关键点(该方法可应用于连续冲压成形有限元数值模拟,使连续成形可继承前步模拟结果),并在此基础上进行了后续的反拉深成形有限元模拟分析,做到了分析模拟的连续性。基于这种方法对典型正反拉深筒形制件进行了成形模拟。研究结果表明,该数值分析思路和方法可以实现多次连续冲压成形分析模拟,结果与实际情况较为符合。     

汽车横梁拉深成形的有限元分析

建立了汽车横梁拉深的有限元三维模型，对其拉深成形过程进行了数值模拟，并与实验结果对比分析，说明数值模拟方法的可行性。在此基础上讨论了摩擦润滑条件、压边力和凸模的虚拟冲压速度对板料拉深过程的影响。通过有限元模拟分析方法得到最佳压边力数值，然后通过综合分析数值模拟结果和拉深实验结果确定了实际拉深过程中的最佳压边力。结果表明，在实际拉深过程中要尽量减小模具和板料的摩擦；在模拟拉深成形时，当虚拟冲压速度大于一定值时，会使模拟结果严重失真，因此，汽车横梁拉深数值模拟时最大虚拟冲压速度不要大于2000mm／s。     

矩形拉深件材料流动变形规律的有限元分析

用有限元模拟矩形盒拉深成形过程并剖析拉深中材料流动变形规律。选用更接近拉深过程本质的动力显式算法和效率更高的壳单元来模拟非回转对称体的成形过程。实验验证了矩形盒成形有限元模拟结果的可靠性。     

涂层界面结合力的滑移线场的计算与分析

涂层-基体界面结合强度的好坏是评价涂层质量的关键指标,是保证涂层-基体满足力学、物理和化学等性能的基本前提.在所有测试方法中,划痕法是最成熟和应用最广的方法之一.通过李和谢费的滑移线场理论,建立了涂层-基体界面结合力的理论计算方法,计算出(0.01～0.09)mm厚电沉积镍涂层的界面结合力,其数值为(5.4～48.6)N/mm,并运用有限元软件对该涂层的划痕过程进行了仿真,两者结果比较发现该解析解和有限元数值解有较好的一致性,他们之间的界面结合力计算误差在5%以内.并且在有限元仿真过程中能够直观体现刮刀在行进过程中涂层-基体界面所发生的应力、应变情况.     

复合材料层合板分层分析中的界面元应用

采用界面元模拟复合材料层合板界面层的方法,分别对测试复合材料Ⅰ型层间断裂韧度的双悬臂梁弯曲DCB(double canlilever beam)试件和测试Ⅰ、Ⅱ混合型层间断裂韧度的混合模式弯曲MMB(mixed-mode bending)试件的加载和层间开裂过程进行有限元数值模拟.分析中采用混合准则和B-K(Benzeggagh-Kenane criterion)准则分别判断界面元的刚度退化和裂纹扩展.另外,在对MMB试件的模拟中讨论B-K准则中的参数叩的选取.数值模拟的结果与试验结果的对比表明,文中采取的界面单元方法可以有效模拟复合材料层合板和层间结构的层间破坏.     

基于Dynaform的铝合金盒形件拉深过程研究

针对6061-T651铝合金盒形件拉深成形过程中存在的技术问题,应用Dynaform非线性有限元软件对盒形件的拉深过程进行模拟分析,得出压边力等工艺参数对拉深过程及成形质量的影响规律,确定了合理的工艺方案,并通过实验对方案进行验证,实验结果满足设计要求。     

盘形件增量拉深成形过程的数值模拟

增量拉深成形由于旋转的模具与坯料接触区域的不断变化而一直是数值模拟的难点,为此用Deform-3D有限元软件对为A1100铝合金的盘形件增量拉深过程进行了数值模拟.结果表明:增量拉深成形凸模的受力与传统拉深工艺相比大大降低,据此得到了凸模受力图和板料应变云图,每一步凸模受力峰值和坯料等效应变值与已有的盘形件工艺试验研究结果一致.