基于蠕变理论与有限元仿真的轨道交通车辆铝合金冲压件滞后回弹研究

滞后回弹是影响冲压件形状精度的关键因素。针对复杂工况下冲压件滞后回弹的预测与验证问题,提出了一种基于蠕变理论与有限元仿真方法。以轨道交通车辆司机室补强板为例,采用单轴拉伸试验测定了不同应力状态下5083-O铝合金材料的蠕变行为,并选用幂函数本构模型进行蠕变参数拟合;采用数值模拟手段分别建立了冲压成形、卸载回弹及滞后回弹的仿真模型,得到了不同阶段的应力演变及形状误差数据;开展了冲压件的成形试验,利用非接触式光学测量设备获取了冲压件静置2周后的滞后回弹量,并与理论结果和仿真结果进行对比。结果表明,仿真结果和试验结果中滞后回弹分布趋势一致,最大误差仅为0.069 mm;冲压件的最大滞后回弹量为0.32 mm,在实际生产中通过局部手工修磨即可满足焊装要求。

基于晶体塑性有限元的转向架盖板压形回弹预测

针对S355J2W钢板材由于具有显著的各向异性而使其在模具压形工艺中的回弹难以预测的问题。以高速动车组转向架侧梁上盖板成形为例,对S355J2W钢的晶粒与织构进行了分析并对其各向异性进行了量化,获得了材料晶体塑性本构模型的关键参数,并使用晶体塑性有限元方法评估了其各向异性的力学性能以及Hill48屈服准则的模型参数。建立了转向架侧梁上盖板压形过程仿真模型,分别采用Von Mises及Hill48屈服准则来模拟工件成形后的应力释放及回弹效应,并开展了侧梁上盖板压形实验进行验证,实验结果和仿真结果吻合。各向同性模型和各向异性模型预测结果的对比表明,采用各向异性材料模型可以更准确地预测侧梁上盖板的回弹。