成形图在汽车内板件冲压中的应用

利用汽车内板件成形安全区域和缺陷区域的成形图能快速有效地制定冲压工艺方案。为了确定此成形图,使用Dynaform软件对不同工艺参数下的汽车内板件成形过程进行了数值模拟,并采用正交实验设计的方法分析了不同参数对其成形性能的影响,基于BP神经网络建立了各工艺参数与成形缺陷之间的网络关系。结果表明,成形图对实际生产具有很好的指导意义。

AZ31镁合金成形极限图的实验研究与数值模拟

利用Nakazima半球凸模胀形实验构建了AZ31镁合金在170、200和230℃温度条件下的成形极限图,分析了温度对AZ31镁合金成形极限的影响。利用有限元方法对AZ31镁合金在200℃温度下的胀形过程进行了数值模拟,并将所得模拟结果与实验结果进行对比。结果表明,随着胀形温度的升高,AZ31镁合金的变形抗力不断降低,显著提高了其成形极限,并验证了AZ31镁合金的塑性从100℃快速上升,到200℃后上升变缓。数值模拟和实验研究的结果具有较好的一致性,证实了所构建模型的有效性。

5052铝合金成形极限预测及数值模拟

基于Nakazima半球凸模胀形实验,利用有限元软件建立其简化模型。分析了润滑条件、冲压速度和凹模圆角半径对5052铝合金成形极限的影响。结果显示:随着摩擦因数的增大,成形极限曲线(FLC)向下偏移,表明理想的润滑条件有利于板材在复杂工艺下的成形;增大冲压速度也使FLC呈现下降的趋势,即在不考虑实际生产效率的情况下,降低冲压速度可以改善材料的延展性;而增大凹模圆角半径使FLC向上偏移,提高了板料的成形极限。将模拟结果与实验结果对比,两者较高的吻合度验证了有限元预测的可靠性。

AZ31镁合金板材准静态-动态冲击流体介质温热复合成形极限研究

基于Nakazima半球凸模胀形试验,对AZ31镁合金板材进行了成形极限试验,探究了AZ31镁合金板材在准静态-动态冲击流体温热复合成形下成形极限分布规律。结果表明,温度升高会提升AZ31镁合金板材的极限应变,对比准静态与复合成形两种方式下的极限应变发现, AZ31镁合金板材在准静态-动态复合成形下极限应变值更高,塑性成形性能得到改善。对两种成形方式下的断口形貌扫描进行分析,结果表明,准静态-动态复合成形的韧窝比准静态成形的韧窝多且深。对不同成形方式试样在室温、 100及200℃下进行了EBSD分析,发现在室温时,复合成形出现了少量{10-12}拉伸孪晶协调变形。在100℃时,复合成形引入细而薄的拉伸孪晶片层,切割细化晶粒,塑性较准静态成形得到提升。200℃下比准静态成形产生更多的再结晶晶粒是复合成形塑性提高的主要原因。

基于DIC技术的曲率对成形极限的影响研究

高强度钢因具有强度高、相同强度下质量更小的特点,成为目前车身及零部件上使用最多的材料。起皱、破裂是汽车覆盖件在弯曲成形及曲面翻边成形过程中的主要缺陷,而曲率是影响其成形性能的重要因素。为了预防起皱、破裂等缺陷,提高高强度钢的成形性能,利用数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)技术及Nakajima试验研究曲率对高强度钢成形极限的影响。以DP780高强度钢为试验材料,分别在不同直径的冲头下对其进行胀形试验,利用DIC技术实时监测板材的应变状态,通过位置相关法求得DP780在不同曲率下的成形极限曲线(Forming Limit Curves,FLC),并绘制各曲率下DP780板材的成形极限图(Forming Limit Diagrams,FLD)。通过对比各曲率下的FLC可知,DP780高强度钢板的成形性能随着曲率的增加而提高。

基于修正M-K模型的铝合金板材成形极限图预测

为准确预测AA7075-O铝合金板材的成形极限,将韧性断裂准则和传统M-K模型相结合,提出一种基于韧性断裂准则的修正M-K模型.利用单向拉伸模拟和试验相结合的方法,提取危险单元的应力应变历史并代入C-L韧性断裂准则中,得到材料常数.基于单向拉伸试验所得成形极限点,通过MATLAB编程得到修正M-K模型的初始厚度不均度.在常温下,以单向拉伸、宽板弯曲、液压胀形试验获得AA7075-O铝合金板材的成形极限曲线,与修正M-K模型和传统M-K模型计算得到的理论成形极限曲线进行对比,验证了修正M-K模型的可行性和准确性.

激光拼焊板成形极限图的理论建立方法

由变形不均引起的颈缩或破裂是激光拼焊板的成形难题,工程中迫切需要了解拼焊板的成形性能。成形极限图是一种评价板料成形性能的有效手段,通常可以由试验法和理论计算法获得。目前试验法成本高,费时费工;理论计算法尚不完善,需进一步研究改进。提出一种新的拼焊板成形极限图理论计算模型,结合HOSFORD屈服准则,获得了高强度IF钢等厚激光拼焊板的成形极限图,计算结果与试验数据吻合较好,证实拼焊板成形极限图的理论建立方法的正确性。基于拼焊板成形极限图的理论建立方法,可在已知拼焊板焊接区材料性能参数的条件下快速获得拼焊板成形极限图。

5A90铝锂合金热态下的成形极限图及其计算模型

为了获得5A90铝锂合金板材在加热状态下的成形极限图，采用自行开发研制的热环境通用板材成形性能实验机以及网格应变自动测量分析系统，进行5A90铝锂合金板材在10mm／min的变形速度和25～300℃变形温度范围内的成形极限图实验，研究了变形温度对成形极限曲线的影响规律。结果表明，5A90铝锂合金的成形极限曲线对温度表现出显著的敏感性，其位置的高低并随温度的升高而显著上升。同时，在实验数据的基础上建立了5A90铝锂合金在不同变形温度下的成形极限计算模型，为成形极限曲线的计算和预测提供了重要的依据。

铝合金AA6082(T5)挤压型材基本力学性能试验和成形极限图的建立

对铝合金 60 82 (T5 )矩形中空截面挤压型材的基本力学性能进行了实验研究 ,获得了真实应力应变关系曲线和厚向异性指数r0 、r45和r90 。采用带缺口的单拉试样 ,建立了铝合金挤压型材拉弯成形极限图 。

Ti-6Al-4V钛合金热成形极限图及其应用

在650℃、700℃和750℃温度条件下进行Ti-6Al-4V钛合金成形极限试验,建立其热态成形极限,在此基础上,利用ABAQUS有限元分析软件进行数值模拟,对Ti-6Al-4V钛合金热态成形的破裂缺陷进行预测,并通过试验对其结果进行验证。研究结果显示,随着温度的升高,Ti-6Al-4V钛合金的热成形极限增加,有限元分析结果与试验结果相吻合,表明该文所建立的韧性断裂预测模型具有工程参考价值。

工业纯铝板料渐进成形极限图研究

板料渐进成形极限图和传统成形极限图有显著不同,到目前为止尚未有统一的测试方法。提出了一种测试板料渐进成形极限图的方法,成形工具分别沿往复圆弧和交替往复圆弧轨迹运动,对0.9mm工业纯铝板进行渐进成形。板料破裂后,获得了主应变和次应变,建立了该种板料渐进成形极限图。通过板料渐进成形分别成形了一些零件,测量了零件的主应变和次应变并绘制了它的渐进成形极限图。结果表明,所获得的工业纯铝渐进成形极限图能较为准确地预测渐进成形中板料的破裂,测试方法适用于渐进成形极限图的建立。

基于连续介质损伤力学预测7075铝合金热冲压成形极限图

针对应用试验方法获得的7075-T6铝合金板材热冲压成形极限图(FLD)的局限性,开展了基于连续介质损伤力学预测7075铝合金热成形FLD的方法研究。提出应用一组单轴黏塑性损伤本构方程并优化材料常数,建立了平面应力损伤本构方程,通过分析7075铝合金在不同温度时成形极限曲线(FLC)的特点,得出不同应力状态对损伤的影响,预测7075-T6铝合金板材在四组温度和三组应变率下的FLC。研究结果表明,基于单轴损伤本构方程进行数值分析得到的应力-应变曲线与试验曲线基本吻合。应用平面应力黏塑性损伤本构方程能够预测铝合金板材热冲压过程中不同温度和应变率的FLD,为铝合金板材热冲压过程提供失效判断依据。

基于厚度梯度准则的薄板成形极限图建立方法

介绍一种预测薄板成形极限的新准则——厚度梯度准则,该准则基于薄板颈缩时沿垂直于颈缩方向的厚度梯度分布存在极值RC。在薄板成形过程中,当板面内的厚度梯度值小于临界厚度梯度值RC时,认为薄板发生颈缩。基于厚度梯度准则,结合对IF钢成形极限试验的有限元仿真,计算获得其成形极限图,计算结果与试验数据吻合较好。将厚度梯度准则与有限元方法相结合,可在已知薄板单拉性能参数的条件下计算获得其成形极限图。

板料成形极限应力图研究

基于塑性应力应变关系,推导出极限应力与极限应变相互转换关系,针对分散性失稳、凹槽失稳和平面应变漂移失稳等准则,进行了双线性应变路径、曲线戍变路径和复合应变路径下成形极限应力图的理论计算。结果表明,成形极限应力图不受应变路径影响,对于同一失稳准则,在不同加载应变路径下几乎为同一条曲线。因此,成形极限应力图作为复杂加载路径的成形极限判据更加方便和实用。

GH163合金成形极限图及应用

研究了GH163合金薄板成形极限图(FLD)的特点,并在实验基础上获得了该板料的FLD,将FLD与专用有限元软件DYNAFORM中利用Keeler公式自动生成的FLD作为模拟时破裂的判据,模拟研究了GH163合金筒形件的拉深和杯突过程,并将模拟结果与实验结果进行对比。结果表明,GH163合金FLD在一定范围内分别呈明显的直线、二次函数趋势,实验所得GH163FLD应用于DYNAFORM能较准确的预测该材料冲压成形过程中破裂问题。

应用韧性断裂准则预测板料的成形极限图

将Oyan韧性断裂准则引入数值模拟预测板料的成形极限图(FLD)。讨论了各向异性系数对不同应变状态下准则中各项的影响,通过测定单向拉伸和平面应变拉伸的断裂应变确定了准则中的材料常数。模拟凸模胀形实验得到每一时间步应力、应变值,代入韧性断裂准则预测板料的成形极限。应用Oyan韧性断裂准则预测了铝合金A5182-O和SPCC的成形极限图。模拟结果表明,用韧性断裂准则和数值模拟相结合能成功预测板料的成形极限图。

成形极限图的测试、应用和可信度分析

成形极限图通常是通过钢模胀形试验测得 ,实际测量的成形极限图与ASAME自动应变测试分析系统模拟计算的成形极限曲线吻合较好。应用成形极限图分析冲压零件成形的安全裕度和进行选材预测时 ,对以平面应变和胀形为主的成形零件具有较高的可信度 ,而对以深拉延变形为主的成形零件可信度不高。

7075-T6铝合金板温热成形极限图实验

研究7075-T6铝合金板在温热状态下成形性能，采用电化学腐蚀网格法，利用热力耦合条件下的通用板材成形性能实验机和网格应变自动测量分析系统，获得了7075-T6铝合金板在温热状态下（室温--200℃）的成形极限图（FLD）。实验表明，7075-T6铝合金板的成形极限曲线受温度影响显著，并随温度的升高而上升。基于实验数据，建立了不同温度下7075-T6铝合金板成形极限图的计算模型。

拼焊板成形极限图特征研究

对不同条件下拼焊板成形极限图的特征进行了研究,从弱侧材料先达到变形极限的角度来诠释拼焊板成形过程中的破裂现象。拼焊板成形极限图临界线的位置高低仅由破裂处材料的属性(材料性能与厚度)来决定,影响因素的不同所改变的是其破裂时所能获得的极限应变状态的范围。

厚度梯度准则在成形极限图建立中的应用

介绍了一种预测板料发生颈缩的新准则——厚度梯度准则,该准则基于当板料发生颈缩时沿垂直于颈缩方向的厚度梯度分布存在着极值C;在板料成形过程中,当其厚度梯度值小于临界厚度梯度值C时,认为板料发生颈缩.采用eat/Dynaform软件仿真了HS钢的凸模胀形试验,基于厚度梯度准则有限元计算获得了其成形极限图(FLD).获得的FLD与通过理论计算和试验方法得到的结果进行了对比分析,基于厚度梯度准则的有限元计算结果与试验得到的数据吻合较好,且比理论计算得到的结果更接近试验得到的数据,从而证实了该方法的正确性和优越性.