温成形中铝合金板成形极限图的预测研究

在铝合金板温成形数值仿真中,成形极限图是判断材料颈缩失效和评价温冲压成形能力的基础.提出了一种温成形条件下铝合金板成形极限图的理论预测方法.采用曲线拟合方法建立了Al5083-O铝合金板应变硬化指数、应变率硬化指数随成形温度的变化规律;采用M-K理论模型,结合Logan-Hosford屈服函数计算获得温成形条件下铝合金板的成形极限图.计算结果与实验数据吻合较好,证实了温成形条件下铝板成形极限图的理论预测方法是正确的.     

基于韧性断裂准则的铝合金板材成形极限预测

为了准确地预测铝合金板材成形极限，将韧性断裂准则引入到数值模拟中。在数值模拟获得的应力应变值基础上，采用简单拉伸试验和数值模拟相结合的方法确定了韧性断裂准则中的材料常数，并应用该韧性断裂准则预测了铝合金LYl2(M)的圆筒件拉深和半球形凸模胀形的成形极限。预测结果与实验值吻合较好，该韧性断裂准则能够预测铝合金板材成形极限。     

基于数值仿真的冲压成形界面接触压力

为探究冲压成形过程中板料-凹模圆角区界面接触压力,采用有限元静力算法建立了U形件小圆角半径弯曲成形过程的数值仿真模型,完成了板料和模具界面接触压力数值模拟,并参数分析了钢板强度、相对圆角半径、压边力和摩擦系数对板料界面接触压力分布的影响.研究表明:与压边力和摩擦系数相比,钢板强度和相对圆角半径更明显地影响着板料界面接触压力,并随着材料强度增加和相对模具圆角半径减小界面接触压力明显增加;随着压边力和摩擦系数的增加,界面接触压力宽度也随之增大.     

铝型材拉弯成形工艺稳健性优化

以截面为L形状的铝型材为对象,以拉弯件曲率半径为质量目标,基于数值仿真技术和稳健优化技术获取铝型材拉弯成形的优化工艺参数。借助数值仿真技术,采用试验设计方法查明了铝型材拉弯过程关键工艺参数,并且运用随机仿真方法完成了铝型材拉弯成形的最优工艺求解。研究结果表明:影响铝型材拉弯件曲率半径的敏感因素依次为补拉量、预拉量、摩擦条件;所建立的反映关键材料、工艺参数与拉弯件曲率半径之间的响应面方程具有较高的精度;在材料参数和摩擦条件为随机波动的前提下,通过工艺稳健优化方法获得了型材拉弯件可控工艺参数最优解。     

直缝激光焊管液压成形极限图试验研究

在管件液压成形中,准确地评价管材缩颈或破裂现象是工程上备受关注的问题。成形极限图作为评价成形性能的一种有效手段,得到广泛应用。基于椭圆胀形试验方法,通过改变椭圆比大小实现拉-拉应变区管材极限应变的测量。联合已有的自由胀形试验和椭圆胀形试验,实现管材液压成形极限试验评价。采用镶嵌式模具结构设计,建立一种柔性化的管材液压成形极限试验装置,完成多种规格激光焊管的液压成形极限试验。激光焊管成形极限试验结果表明,所建立的成形极限试验方法是可行的;同种牌号的激光焊管,厚度和直径不仅影响着平面应变点的成形极限,而且也影响着成形极限曲线的形状;由于受起皱失稳的影响,直径厚度比越小的管材,拉-压应变区的极限应变比值也越小。     

铝合金7075-T651动态流变应力特征及本构模型

为了研究铝合金7075-T651的流变应力变化特征,在高温分离式霍普金森压杆装置上对圆柱试样进行了温度范围25~400℃及应变率范围600~12 000 s-1的动态压缩试验。结果表明:铝合金7075-T651的流变应力对应变率不敏感,对温度有较强的敏感性。总体上,流变应力随温度的升高而减小,但在350~400℃时流变应力差别很小。在高应变速率时,当应变超过一定水平时,应力出现急剧减小,材料发生失效。通过变形后试样的微观组织观察可以发现,应变速率较高时出现绝热剪切带是材料流变应力急剧减小的主要原因。在实验数据基础上,建立了一个基于物理概念的铝合金7075-T651本构模型预测其流变应力,与实验对比表明,所建立的本构模型在较宽的温度和应变速率范围内能够很好地预测铝合金7075-T651的流变应力。     

模具温度对铝合金板拉深性能的影响

借助商用有限元仿真软件ABAQUS,采用热力耦合有限元法对汽车用铝合金板5083-O的圆筒件温拉深过程进行数值模拟.在此基础上,利用试验设计方法,分析初始温度布置对拉深能力的影响,并给出拉深件破裂失效形式.研究结果表明,凸模底部和凹模法兰的温度决定着铝合金板拉深能力,在凹模法兰处于较高温度250℃而凸模底部处于室温的拉深模式中,临界凸模行程最大;而拉深件的破裂失效即可能出现在凸模圆角区附近,也可能出现在凹模圆角区附近.可见,差温拉深中温度布置对发挥板料成形能力十分重要.     

基于复合设计的大型锻件微观组织优化

为了对大型锻件微观组织进行控制,提出了一种基于复合设计和数值模拟的优化设计方法,优化设计以始锻温度和锻模击打速度为优化设计变量,以终锻件晶粒均匀细小为微观组织性能评价指标。建立了锻造微观组织性能评价指标和其影响因素间的近似函数关系,并基于回归模型获得了最优锻造工艺参数。以圆柱体两步镦粗过程为例对所提出的优化方法进行了验证,优化结果表明：该方法结合了回归分析和正交试验设计的优点,可以有效缩短计算时间,对控制大型锻件的微观组织具有一定指导作用。     

外卷边槽钢多道次辊弯成型数值模拟

利用有限元软件ABAQUS对外卷边槽钢的多道次辊弯成型过程进行了数值模拟。基于动力显示算法,采用引导板料入辊方式建立了外卷边槽钢多道次辊弯成型有限元模型。分析了成型过程中槽钢的金属变形状态与应力应变场的变化情况,并重点研究了外卷边槽钢边部纵向应变、内外弯角处厚度与横向应变在成型过程中的变化情况,为优化多道次辊弯成型工艺提供了理论依据。     

高强钢辊弯回弹的有限元分析

随着高强钢越来越多地应用于冷弯型钢,辊弯加工中回弹也就成了辊型设计的难点之一。文章建立了U形型钢辊弯成形回弹的有限元模拟模型,并验证了该模拟建模是可靠的。同时基于该模拟建模方法,探讨了各材料参数及工艺参数对高强钢(屈服强度300MPa~600MPa)辊弯加工产生回弹的影响规律。研究表明,在材料参数中随着屈服强度和强化系数的增加,产生的回弹明显增加;而随着强化指数和厚向异性系数的增加,产生回弹变化不明显;在工艺参数中随着弯曲角增量的增加,产生的回弹减小;随着机架间距增加,产生的回弹增加。