支撑辊边部圆角参数有限元数值模拟

冷轧厂镀锌生产线在生产1600 mm宽规格新镀层产品过程中,带钢边部出现通卷条状色差缺陷,分析认为缺陷原因是四辊光整机支撑辊辊面有效宽度不足所致。利用有限元软件对光整机支撑辊边部圆角参数进行数值模拟,将边部圆角长度由75 mm降至45 mm后,支撑辊辊面有效宽度达到1600 mm,可解决带钢边部通卷条状色差缺陷问题,同时可避免支撑辊辊面过度磨损。

基于冲压CAE仿真技术的顶盖降本工艺研究

以某车型顶盖冲压工艺开发为例,按照传统冲压工艺设计无法满足小冲压线生产,通过对传统冲压工艺创新设计,并利用AutoForm数值模拟软件对新工艺进行分析论证,优化CAE分析的参数,使冲压CAE分析结果满足指标要求,最终使需要在大冲压线生产的零件实现在小冲压线生产,达到降本增效及绿色冲压生产的目的。

金属材料的晶体建模方法及有限元数值模拟

以AA7075-T6材料为研究对象,通过对广泛应用的3种建模方法进行比较研究,分析其晶粒及晶界表征特点。利用Python语言将3种建模方法无缝集成到Abaqus软件,实现晶体模型的参数化建模。基于该软件建立3种晶体有限元模型并进行数值模拟研究。结果表明,在相同设置条件下,模型中的晶粒尺寸越均匀,晶粒的面积分布曲线越趋于正态分布,并且晶界内聚力单元损伤过程演化的进展越快;模型边界附近小晶粒分布越多,裂纹出现的可能性越大,不同晶体模型的内聚力单元在相同的损伤参数下受晶粒尺寸的影响呈现不同的演化规律;晶界单元附近的晶粒单元在拉伸断裂时呈现与实验结果一致的塑性演化规律,并且其损伤演化速度与内聚力单元损伤的速度有关。

基于数值模拟的变速箱轴套精锻工艺评估及试验研究

目的针对汽车变速箱轴套在精锻工艺设计阶段成形方案选择多、成形结果不确定的现象,解决试验成本高,开发周期长的问题。方法采用有限元模拟和工艺评价数学模型进行协同研究。首先,针对各工艺方案建立有限元分析模型,分别进行成形模拟,根据成形后零件的填充情况和截面流线状况来评估工艺的合理性;其次,利用工艺评价数学模型将各方案模拟获得的最大应力、最大应变、最大损伤值、最大载荷等重要参数进行整合,以零件质量和模具寿命作为综合评估对象,根据评价值确定最优方案,同时对各方案下的载荷情况进行分析;最后,按照最优方案完成制模和试模生产。结果获得的变速箱轴套成形饱满,质量好,表面无明显缺陷,与模拟结果一致,验证了开发过程的准确性,且尺寸符合要求,内部探伤无裂纹。结论提出的开发工艺可靠,与切削工艺相比,生产效率大幅提升,同时材料利用率提高到92.7%。

DP780双相钢剪切修正GTN模型损伤参数确定

目的为了准确预测DP780双相钢在低应力三轴度时出现的剪切断裂,建立了损伤参数与断裂时载荷和位移的响应面模型,并根据此模型研究损伤参数变化对双相钢剪切断裂的影响,得到最佳损伤参数,以提高预测双相钢发生断裂的精确性。方法以DP780为研究对象,建立了剪切修正GTN模型,以孔洞体积分数fN、孔洞形核时平均应变εN、剪切系数kw为因素,分别以断裂时载荷和位移为响应值,基于试验设计得到对应的响应函数,并在此基础上建立误差评价函数,通过最小二乘法对误差评价函数进行求解得到最佳损伤参数。结果建立了基于断裂载荷和位移的误差评价函数,在此基础上结合试验验证,确定fN=0.025、εN=0.198、kw=2是最佳损伤参数组合。孔洞体积分数和剪切系数对断裂影响较大,随着孔洞体积分数fN的增大,发生断裂时的载荷减小,随着剪切系数kw的增大,发生断裂时的位移缩短。结论基于Abaqus软件,建立了剪切试样有限元模型并对其进行断裂仿真,断裂时平均减薄率为1.4%,与断裂试验结果吻合,表明了获得的损伤参数的准确性,为双相钢在车身结构件中的生产应用提供理论依据。

CR340轧制差厚板纵梁成形性能研究

目的研究复杂应力状态下轧制差厚板塑性变形行为和韧性损伤机理,获得轧制差厚板成形性能规律,促进轧制差厚板在汽车工业轻量化中的应用。方法应用细观损伤理论,采用有限元逆向法构建轧制差厚板GTN细观损伤模型,进一步结合有限元数值模拟技术研究轧制差厚板塑性变形行为和韧性损伤机理,对比分析差厚板与等厚板塑性变形特点,研究CR340轧制差厚板纵梁成形性能规律。结果将有限元逆向法和实验相结合,获得了损伤参数值,建立了描述轧制差厚板韧性损伤行为的GTN细观损伤模型,结合有限元分析可知,孔洞体积分数在过渡区变形最大的区域增加最为明显,孔洞最先在此处聚集发展;相比于等厚板,轧制差厚板成形纵梁时,在和厚区交界处的过渡区产生了显著的应力集中,引起过渡区应变急剧增大,使应力和应变整体分布的不均匀性增加。结论应用细观损伤理论和有限元数值模拟分析了轧制差厚板成形纵梁时韧性损伤最先产生的区域,结合应力和应变分布特点可知,与薄区相邻的过渡区在最大应变处最易出现成形缺陷。

侧围外板后保险杠处成形缺陷问题解决方案

针对侧围外板后保险杠处起皱和开裂问题,通过CAE成形分析找出问题产生的原因,并对拉深工艺、零件造型、工艺排布等进行优化,改善成形过程,解决了零件起皱和开裂问题。

AA2024铝合金板料敲击式渐进成形性能研究

为了探究合适的数控渐进成形工艺参数范围,确定更优的敲击式渐进成形性能方案,通过单因素试验法研究振幅、频率、工具头直径和层进给量4个因素对AA2024铝合金板料成形性能的影响规律。试验结果表明:与传统的增量成形方式相比,敲击式渐进成形方式会降低板料的成形极限角,板料的成形性能会有所降低;当振幅为5 mm时,成形极限角随着频率的增大而增大;当振幅为10 mm时,成形极限角随着频率的增大而减小,成形随层进给量增大而增大,随层工具头直径增大先减小后增大。

叉车车身覆盖件冲压成形工艺分析及回弹补偿设计

为解决叉车车身覆盖件冲压成形后回弹大需要修复的问题,采用有限元软件对叉车挡泥板的冲压过程进行了数值模拟;测量多块挡泥板实际冲压结果,数值模拟与实际结果基本相符。分析了导致回弹的各种因素,尤其是模具结构参数的影响,采用正交试验法设计模具结构参数多因子、多水平正交试验表,逐一进行有限元数值模拟,获得了符合挡泥板冲压成形要求的模具结构,挡泥板能一次冲压成形,无需修复。

基于AutoForm的天地盖成型起皱仿真研究

为了解天地盖工件的成形起皱机理,以995铝合金为研究对象,通过有限元分析方法,利用Auto Form软件定量模拟坯料在不同形状、压边力、冲压速度、摩擦因数、圆角半径和凸模工艺面宽度下的成形起皱。结果表明:与长方形和圆角形坯料相比,采用切角的八边形坯料可以减轻工件的成形起皱;冲压速度对工件的成形起皱影响较小,几乎可以忽略不计,而压边力、摩擦因数和圆角半径的影响则相对较大,选用较大压边力、摩擦因数和圆角半径可以减轻工件的成形起皱;凸模工艺面宽度越小,工件成形起皱越小。该研究结果为实际生产提供了理论依据。

基于拟流动角点理论的铝合金板成形仿真方法

金属板材冲压技术已经广泛用于运载工具薄壁结构的成形制造,而有限元仿真方法能够有效缩短新成形工艺的研发周期。为保证金属板材成形预测的有效性,基于拟流动角点本构理论建立了适用于数值仿真的应力更新方法。采用半隐式返回映射算法将拟流动角点本构理论与考虑材料轧制各向异性的Barlat'89屈服准则相结合(QF-Barlat'89),通过编写材料子程序VUMAT,实现了本构模型在有限元分析软件Abaqus中的应用。通过对单个单元的受力特征进行对比,验证了算法的准确性。进一步对AA5052-O铝合金试样的单向拉伸及圆筒拉深成形工艺进行了仿真预测,并分析了板材尺寸对成形质量的影响。结果表明,QF-Barlat'89本构模型可以对板材的失效位移、减薄量和应变分布等成形特征进行有效预测,适用于金属板材冲压成形工艺的仿真研究。

分区域软模调控对Al1060板材胀形过程变形行为的影响

针对传统软模成形中软模性能整体调控与零件不同变形区域差异化需求的矛盾,采用磁流变液作为成形软模材料,在分区域软模调控下对Al1060板材开展了软模胀形试验与模拟研究,重点关注了中心主导磁场和边缘主导磁场对板材变形行为的影响。结果表明,采用分区域软模调控的方法可显著改变板材胀形过程中的变形行为。中心主导磁场下试件椭圆度为0.85,破裂位置位于磁场突变处,应变最大值出现在半径约10 mm位置;边缘主导磁场下试件椭圆度为0.47,破裂位置则位于凹模圆角附近,整体应变分布更为均匀。不同区域的磁流变液力学特性的差异影响了板材的变形和受力状态,最终导致胀形件构型和破裂位置发生改变。

基于GTN模型的2195铝锂合金板材反复弯曲成形特性及变形损伤

以商用2195-T6铝锂合金板材为研究对象,借助单向拉伸试验,获得了其真应力-真应变曲线;以此为基础,建立了能够表征2195铝锂合金变形损伤的GTN模型和反复弯曲成形的数值仿真模型,对反复弯曲成形过程中弯曲次数和压下量对板材的回弹和损伤特征的影响进行分析,并通过试验验证了反复弯曲对回弹的影响。结果表明:在单次弯曲变形中,随着弯曲压下量的增加,塑性弯曲变形区逐渐增大;当压下量大于临界值时,随着压下量的增加,回弹量逐渐减小。在相同的压下量条件下,随着弯曲次数增加,板材的塑性变形区逐渐增加,回弹量逐渐减小;但是随着弯曲次数的增加,板材的损伤逐渐增大,因此,通过反复弯曲成形抑制弯曲回弹需要将板材的内部损伤控制在许可范围内。

管材的回转牵引弯曲试验及回弹分析

为了提高管材精确弯曲质量,在弯曲实验及有限元模拟的基础上,利用理想弹塑性变形模式,分析了管材回转牵引弯曲过程中产生的回弹现象.因弯管各部分变形程度不同,产生了由弹性弯曲和塑性弯曲引起的两种回弹.通过理论分析导出近似计算公式,并利用部分实验结果对公式进行了相应验证.结果表明,理论计算值略小,其原因与试验中所施弯曲力不均匀和没有计入摩擦的影响有关.经过大量实验修正后可望应用于生产实践.

汽车顶盖冲压成形缺陷与模具调试

某顶盖两侧存在负角,经过拉深后尾部需要较大成形量的侧整形,零件存在起皱和开裂、尺寸不稳定等现象,模具调试和整改次数较多,结合经验对零件尾部开裂缺陷进行了分析,从整形量大小与减薄率方面考虑,通过改进拉深拔模角和OP20拉深筋阻力,同时对尾部起皱和角部表面缺陷分别采用吸皱筋和减少正压料区域,解决了零件尾部缺陷。

汽车门外板模面精细化设计研究与应用

以某车型汽车门外板为研究对象,分析了表面质量缺陷、材料减薄、接触距离、结构强度等因素对制件成形质量的影响,根据分析结果进行模面精细化设计应用,并验证了其有效性,缩短了模具制造周期,提升了制件品质。

门外板小尺寸圆角特征线成形失效CAE评估方法

为解决小尺寸圆角特征线成形失效计算机辅助工程(CAE)评估困难的问题,针对存在该特征的某车型门外板,利用AutoForm,通过调节拉延筋控制材料流入量获得特征线区域存在不同成形状态的4种门外板模型,分别分析了考虑厚向应力和不考虑厚向应力的成形情况和实际冲压情况,结果表明,厚向应力使小尺寸圆角特征线的成形极限降低,进一步成形会发生不均匀的塑性变形,导致传统的成形性CAE评估方法不适用于小尺寸圆角特征线。最后,提出了结合滑移量的小尺寸圆角特征线成形性CAE评估方法,即当滑移量不超过5mm且减薄率和最大非线性失效值均满足要求时,认为小尺寸圆角特征线不存在成形性风险。

AZ31镁合金板材温热冲压数值模拟与实验研究

采用Gleeble3500热模拟实验机进行了单向拉伸实验,分析了AZ31镁合金板材的力学性能;以此实验数据为基础,对温热冲压过程进行了数值模拟,研究了拉深温度、压边力等工艺因素对镁合金板材成形性能的影响;通过极限拉深比实验,对数值模拟结果进行了实验验证。结果表明:在极限拉深温度150℃,极限拉深速度15 mm/s,固定压边力的工艺条件下,极限拉深比能够达到2.5。模拟结果表明:模拟结果和实验结果具有良好的一致性;采用变压边力可以明显提高板材的冲压性能,极限拉深比将达到5.0。

侧围外板材料利用率提升方法研究

介绍了侧围外板材料利用率提升的方法,通过对零件结构及材料尺寸展开分析,实施了子部品一体化设计、工艺补充优化以及材料二次利用3种对策。经最终实物效果确认:采取对策后提升了侧围外板材料利用率,并且满足质量要求,为后续车型其他零件的材料利用率提升提供参考。

不同影响因素下弯管回弹的有限元分析

基于ABAQUS有限元分析软件对弯管成型回弹问题进行研究,首先,以弯管的相对弯曲半径、相对壁厚、屈服强度、弯曲角度为参数变量,运用ABAQUS建立各个弯管模型;其次,将建好具有不同参数变量的各个模型分别导入ABAQUS软件平台对其进行有限元模拟分析;再次,导出并保存有限元模拟分析结果,对弯管模型进行后处理得到弯管的回弹角数据,分析不同参数变量变化对回弹角的影响;最后,运用回归分析的方法建立数学模型,对回弹数据进行处理分析,总结出回弹角与各个参数变量的经验公式,用于指导实际生产。