复合变形路径下的板材冲压成形极限应变(Ⅰ)——冲压成形极限应变的立论与解析

从4个方面就变形路径对成形极限图影响的研究现状进行综述,并进一步论述了复杂变形路径和单一变形路径的概念,以及基于Hill′48屈服准则的塑性应变几何关系。为了在任意复杂变形路径下计算冲压板材的失稳极限应变,提出"任意复杂变形路径均可简化为线性复合变形路径"、"板材的冲压成形能力亦即板材允许的极限厚度应变",以及"板材在线性复合变形路径下的冲压成形能力取决于其最终变形路径的应变比值"等3个工程简化假设,并对它们进行立论和诠释。同时基于这些假设,在板材承受线性复合变形路径和前后变形路径的应变主轴发生转动的条件下,解析和推导出计算冲压成形极限应变的理论公式。利用这些简化假设和理论公式,可以在任意复杂变形路径下计算板材的冲压成形极限应变并绘制其冲压成形极限图。

变形路径对ECAP变形影响的有限元分析

通过对不同变形路径等径弯曲通道(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)变形过程的数值模拟,获得了4种路径8道次ECAP变形的等效应变分布图,分析了挤压试样变形不均匀现象及其形成原因。结果表明,试样尾部与冲头的摩擦、头部未发生明显剪切变形是这两个部位变形程度低的主要原因,造成了ECAP变形的不均匀现象,而这两个部位的不同转移方式,又形成了各种挤压路径的ECAP变形差异。试样中间截面上平均等效应变排序为C>BC>A>BA,分别为10.416、10.358、8.669和8.530;试样中间截面等效应变不均匀程度的系数排序为C>BC>A>BA,分别为0.090、0.112、0.154和0.467。若追求细化效果应选择路径BC和路径C;如果追求试样材料整体均匀性,可以采用路径A。

复合变形路径下的板材冲压成形极限应变(Ⅱ)——冲压成形极限应变的计算与试验

第Ⅰ部分提出"任意复杂变形路径均可简化为线性复合变形路径"、"板材的冲压成形能力亦即板材允许的极限厚度应变",以及"板材在线性复合变形路径下的冲压成形能力取决于其最终变形路径的应变比值"等三个简化假设,依据这些假设在线性复合变形路径以及应变主轴发生转动的条件下,推导出计算板材冲压成形极限应变的公式。根据这些假设和公式,首先计算出板材在初始变形分别为单向拉伸、平面应变和等双拉应变的二重线性复合变形路径作用下且应变主轴发生转动时的成形极限图(Forming limit diagram,FLD),然后通过一定的试验来验证和讨论这些计算结果。试验和讨论表明,根据这些假设和公式计算获取的FLD,与本文试验结果和某些文献报道的试验结果具有吻合性。此外,以往的研究大多从塑性力学或塑性物理方面解释了变形路径改变对FLD的影响,而这里则根据■等值曲线图,从塑性几何方面对变形路径改变FLD图形状态的现象做出了描述。

变形路径对金属塑性损伤的影响

在复杂应力状态下延性金属材料的塑性损伤依赖于加载路径.作者基于伊留辛塑性理论并考虑加载路径的影响,建立了塑性损伤演化方程;并用该方程分析了单调拉 扭加载下金属的塑性损伤 分析结果与实验结果相比较,在破坏应变方面是一致的.

弯曲矫直变形路径对ZK60镁合金板材组织及性能的影响

通过弯曲矫直工艺在较大尺寸的ZK60镁合金板材中成功预置大体积分数的拉伸孪晶,研究了在200℃沿RD(轧向)和TD(横向)方向弯曲矫直对板材组织及力学性能的影响。结果表明,不同弯曲矫直方向下ZK60镁合金板材的组织和性能不同。沿RD方向进行弯曲矫直时产生的拉伸孪晶数量要高于沿TD方向弯曲矫直时产生的;在沿RD方向进行拉伸时,沿RD方向进行弯曲矫直的试样屈服强度降低,抗拉强度升高,而沿TD方向进行弯曲矫直的试样屈服强度会大幅升高,抗拉强度略有升高。在沿TD方向进行拉伸时,沿TD或者RD方向进行弯曲矫直的试样屈服强度和抗拉强度都会提高。经过弯曲矫直之后的应变硬化指数(n值)有所提高,塑性应变比(r值)大幅下降,有利于改善镁合金板材的塑性成形性能。

不同路径下等通道转角挤压变形规律研究

采用Deform软件探究4种不同路径(A、BA、BC、C)对6063铝合金等通道转角挤压变形的影响规律,通过4种路径4道次的等效应变分布特征,分析不同路径对等效应变的大小与均匀性的影响以及其形成原因。利用等通道转角挤压实验,验证了6063铝合金各路径下变形模拟结果的准确性。结果表明,试样中心横截面等效应变值顺序为:A路径> BA路径> BC路径> C路径,变形均匀性系数顺序为:A路径> BA路径> BC路径> C路径,纵截面等效应变均匀性顺序为:BC路径> C路径>BA路径> A路径。因此从变形效果来看,A路径是最佳选择;但若考虑材料整体的均匀性,需采用BC路径进行挤压。

模压变形工艺及其研究进展

为了系统地研究模压变形工艺在制备大体积超细晶金属板材方面的应用,在介绍模压变形工艺基本原理、塑性力学解析及分类的基础上,阐述了变形道次、变形温度和模具结构等工艺因素对模压变形的影响规律和机理,归纳了变形材料的热稳定性、工艺改进及变形路径、变形均匀性分析及工艺优化等关键问题,对模压变形工艺在室温难变形金属板材中的应用、变形板材的塑韧性和成形性能改善以及工艺的塑性变形机理等方面的研究趋势进行了展望:未来模压变形工艺将着眼于镁合金、钛合金等塑性加工能力差但又极具工业应用潜力的金属板材,注重变形板材使用性能的调控机理与方法的研究,寻求防止裂纹产生的有效工艺措施,同时系统深入地揭示模压变形材料组织结构和性能的演变机理,为揭示模压变形材料组织结构和性能的演变机理提供了参考。

板材最优路径成形理论与方法(英文)

按最优路径成形板材将获得理想的成形效果，这种最优成形路径可通过多点成形技术来实现。本文基于理想路径（最小塑性功路径）成形理论，提出了板材最优路径成形的概念。最优成形路径可由初始构形、目标构形以及一系列中间构形描述出来，根据理想路径成形的变形及本构关系，文中建立了计算初始构形的有限元方法；建立了确定中间构形的泛函，给出了求解中间构形的数值方法。根据给出的方法设计了近似最优路径成形──多道次多点成形实验，实验结果表明，采用近似最优路径成形，球面目标形状的最大变形曲率提高了11％～40％；马鞍面目标形状的最大变形曲率提高了15％－50％。

土石坝变形数学模型研究

研究土石材料的非线性、应力路径以及流变等对土石坝变形的影响，提出新的土石坝变形数学模型及迭代建模方法，算例分析表明新模型提高了拟合精度，研究工作使土石坝变形数学模型趋于合理。

压实全风化红层泥岩填料力学特性及其影响因素

将全风化红层泥岩压实后用作高速铁路路基填料可以有效缓解西南地区优质填料缺乏的现状,但前期变形路径对压实全风化红层泥岩填料力学特性的影响规律尚不明确。为此,采用一维膨胀试验、直剪试验及压汞试验,研究前期变形路径对压实全风化红层泥岩填料力学特性的影响规律,并揭示其影响机理。结果表明:压实全风化红层泥岩填料在浸水后的膨胀变形可分为初次膨胀、二次膨胀及变形稳定3个阶段,初始干密度越大、初始含水率越低、竖向荷载越小,膨胀率和二次变形系数越大;初始状态相同时,膨胀-固结路径下压实全风化红层泥岩填料的膨胀率和膨胀力大于固结-膨胀路径下的;前期变形路径对抗剪强度的影响较小,但固结-膨胀路径下填料应力-位移曲线由软化向硬化的过渡较膨胀-固结路径表现出明显的滞后性;固结-膨胀路径下压实全风化红层泥岩填料特征孔径比膨胀-固结路径下的分布密度更低、数量更少。

无压边多点成形中起皱的分析与控制

起皱是板材无压边多点成形中容易产生的成形缺陷。本文根据对多点成形过程中起皱的数值模拟与力学分析,基于Donnell-Mushtari-Vlasov的浅壳理论,给出了球面多点成形局部起皱的判断准则,计算了起皱的临界应力。利用多点成形的柔性可变的特点,可以抑制甚至完全消除起皱缺陷,有关的成形实验结果说明了变路径多点成形及分段成形技术抑制起皱的有效性。

球形面多道次多点成形的数值模拟

通过对球形面多道次成形的有限元数值模拟,分析了多道次成形数值模拟的关键技术,研究了多道次成形的特点及规律,阐述了成形过程中易产生的缺陷和需解决的关键问题。结果表明:多道次成形可以优化板材的变形路径,使变形均匀,有效地抑制起皱,提高板材成形能力。

异型钢混梁拱组合桥V墩局部受力参数化分析

为研究异型钢混梁拱组合桥V墩局部受力参数的影响,利用大型空间有限元程序建立了异型钢混梁拱组合桥的全桥杆系模型,得出V墩结构关键部位在承载力极限状态下的受力;结合ABAQUS建立了V墩空间有限元精细化计算模型,得到V墩墩身厚度、混凝土强度和倾斜角度对结构的应力及变形的影响。结果表明:墩身厚度为400 cm时,对上部结构和墩身受力、变形影响效益最佳,且对各部位应力与变形最大影响为40%~75%。混凝土强度对结构应力与变形影响较小,且最大影响值多在10%内。倾斜角度对结构应力与变形影响较大,倾斜角度为70°~80°时,此类梁拱组合桥受力、变形和跨越能力综合性能最佳,该研究对同类桥型设计施工具有借鉴意义。

多点压机成形与多道次多点模具成形的数值模拟研究

变形路径对于板材的成形质量有着重要的影响。多点压机成形和多道次多点模具成形充分利用多点成形的柔性特点,实现了对板材变形路径的控制。文章通过有限元数值模拟研究了这两种成形方式各自的特点和规律,并进行了比较。结果表明,多点压机成形和多道次多点模具成形,都能够优化板材变形路径,使变形均匀,有效地抑制起皱,提高板材变形能力。在同样条件下,多点压机方式好于多道次成形,但当多道次成形道次逐渐增多时,成形质量接近于多点压机成形。多点压机成形是理想化的成形方式,但设备造价昂贵,多道次多点模具成形可以近似实现多点压机成形效果。

复杂零件切边线的计算方法及其应用

在模具设计中怎样准确计算翻边零件切边轮廓仍是一个无法解决的难题。针对这一问题提出一种基于有限元变形路径迭代法的切边线计算方法,解决了模具设计过程中关键问题。分析了切边线优化流程图,研究了有限元变形路径迭代的基本算法,分析了切边轮廓切除、增补过程。探讨了变形路径迭代法中形状尺寸偏差的定义。通过对某汽车地板横梁支架切边线的计算,验证了该方法迭代的收敛性、计算结果的可靠性及在工程上的可行性。将由该方法求得的切边轮廓应用于实际生产中,可以减少试模次数和试模周期,节约生产成本。

球面组合网壳结构的几何非线性稳定分析

本文利用组合结构有限元法进行了球面组合网壳结构的几何非线性稳定分析，给出了Ｔ．Ｌ．坐标系下空间梁单元和满足离散Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ假定的三角形板壳元的非线性刚度矩阵，并利用柱面弧长法有效跟踪了结构的荷载－位移曲线。本文详细分析了４０ｍ跨度的球面组合网壳及其特例──带肋壳、光面壳及钢网壳的变形路径、位移形态和临界荷载，得到了一些有价值的结论。

零件大回弹量时修边线的计算方法

在模具设计中怎样准确计算翻边零件的修边轮廓仍是模具行业的一大难题。许多论文曾提出一些修边线的计算方法,但是一般未考虑到后续回弹过程的影响,尤其是有大的回弹时,这些方法得到的结果就更加不准确了。为了解决大回弹量时的修边线确定问题,研究了有限元变形路径迭代的基本算法,分析了修边轮廓切除、增补过程,回弹的基本解决方法。最后提出了一种考虑大回弹时的修边线确定方法。通过对某汽车底板主保险杠修边线的计算,验证了该方法计算结果的可靠性及在工程上的可行性。

多道次多点成形过程的数值模拟研究

通过有限元数值模拟方法,分析多道成形工艺以及板材厚度对多道次成形的变形路径的影响。结果表明,多道次成形可以提高板材成形能力,抑制起皱等成形缺陷的产生;另外,成形同一工件时,随着板材厚度的增加,多道次成形所需的道次数减少。

柔性滚弯成形工艺中边波的控制方法

建立了柔性滚弯成形数值模拟模型,分析了道次数目、变形路径及道次间距等主要工艺参数对边波的影响规律,并研究了边波控制方法.结果表明:变形路径对边波的形成影响很大;增加道次数目和道次间距,都可以减弱边波效应,通过合理设计变形路径,能够有效控制边波的产生.

不同路径等通道转角挤压双相Mg-10.73Li-4.49Al-0.52Y合金的组织与力学性能

采用等通道转角挤压(ECAP)工艺在573 K温度下以Bc、A和C三种工艺路径对双相Mg-10.73Li-4.49Al-0.52Y镁锂合金分别进行1-4道次挤压变形,利用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射等研究变形后合金组织。结果表明,三种路径ECAP变形后,α相和β相晶粒均得到显著拉长和细化;4道次变形后,路径A获得片状晶粒,路径C获得等轴晶,而路径Bc获得等轴状和条状相间的组织。室温拉伸实验表明,Bc路径4道次后获得良好的综合力学性能,其中延伸率达70%。β相{110}晶面织构显示,随着变形道次增加,三种路径的织构变化存在差异.但均出现织构软化现象,对应的抗拉强度也随之降低,此时织构软化作用大于晶粒细化作用。