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LY12 (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。

板料成形极限应力图及其应用研究进展

简要介绍了板料成形极限判据的可靠性对于板料成形质量预测与控制的重要性;分析了传统的基于应变的成形极限(成形极限应变图)判据所存在的只适于在线性加载板料塑性成形中应用的缺陷;介绍了基于应力的成形极限判据(成形极限应力图)的应用前景;综述了国内外成形极限应力图的研究进展,并指出了目前成形极限应力图研究所面临的主要问题。

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。

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。

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.

镁合金板材成形极限图(FLD)的实验研究

首次利用电蚀网格法,在 BCS-30D 板材成形性试验机上进行镁合金板材成形实验,利用先进的 ASAME 自动应变测量系统进行应变测量分析,测试镁合金板材的成形极限图(FLD)。实验表明,室温下 AZ31B 镁合金冷轧态板材的力学性能和冲压性能不佳,难以完成成形极限图的测试,不具备成形加工能力;热轧态镁合金板材具有一定的塑性和成形性能,并测试了其成形极限图。成形极限曲线 FLC 的测试对制订镁合金板材的冲压成形工艺提供了理论依据。

DP780高强钢板温热成形极限图及其计算模型

为评价DP780高强钢板材的温热态成形性能,基于刚模胀形试验,利用BCS-50AR热环境通用板材成形试验机和Vialux Auto Grid应变分析系统,建立了室温~500℃典型温度点下的成形极限曲线,并基于成形极限曲线理论对其成形极限规律进行了数学描述。结果表明,DP780高强钢板的成形极限曲线受温度的影响显著,随着温度的升高整体呈现上升的趋势,从而表现出较好的温热态成形性能。而受到高强钢蓝脆温度的影响,成形温度为300℃时,材料表现出低于室温的成形性能。建立的考虑温度影响的DP780成形极限曲线数学模型能较好的反映其成形极限试验规律。

基于韧性断裂准则用有限元方法预测镍涂层薄钢板的成形极限

首先通过拉伸试验,得到了镍涂层薄钢板和低碳钢薄板的材料参数,然后利用有限元软件Abaqus/Explicit对镍涂层薄钢板的冲压成形过程进行了有限元模拟,得到了涂层和基体在冲压变形过程中的应力、应变以及断裂的初始位置及厚度分布,并通过Oyane韧性断裂准则预测了镍涂层薄钢板的成形极限;并将韧性断裂准则的理论计算、试验结果与有限元计算结果进行对比。结果表明:Oyane韧性断裂准则能够较好地预测镍涂层薄板的成形极限和失效的初始位置,预测值与试验值相差较小。

高速冲击成形的成形极限图有限元模拟研究

利用有限元软件LS/DYNA研究了高速冲击条件下DP590钢的成形极限,并绘制了成形极限图。在成形极限图中,平面应变状态下极限应变值为0.275;单向拉伸状态下,极限应变随着板材中心宽度的减小而增加;双向拉伸状态下,板材极限应变趋于常数。通过对比,发现有限元分析得到的成形极限曲线与现有实验结果具有较好的一致性。这能为模拟研究高速冲击成形性能奠定基础。

冲压成形极限图虚拟试验

基于非线性有限元软件系统平台进行虚拟FLD试验,即通过数字建模虚化FLD试验装置及其试样,在不使用塑性失稳准则或断裂准则的情况下,利用数值模拟运算求解板材发生塑性失稳时的极限应变,并把这些应变拟合成相应的成形极限曲线(FLC)。虚拟FLC不仅与实测FLC之间具有比较接近的几何图形,而且彼此间的最大应变误差(Δε1、Δε2)仅为4%,因此从工程上讲,虚拟FLD试验具有替代或部分替代实测FLD试验的可能性。

凸模直径以及试件形状对成形极限图的影响

成形极限图(FLD)反映了板料在各种应变路径下的应变极限,是综合衡量板料成形性能的一个重要指标。在用半球形凸模进行试验时发现,所用凸模直径和试件形状的不同对FLD有影响。采用两种不同直径的凸模和两组不同形状的试件进行了试验,获得了4种情况下的FLD,对比分析了凸模大小和试件形状对试验结果的影响。结果表明:采用直径较大的凸模得出的FLD低于采用小直径的凸模得到的FLD,试件形状对于FLD的左半部影响较大,中间带圆弧形的试件得出的FLD左半部低于中间部分平行的试件得到的FLD,试件形状对右半部FLD没有影响。

管材流体压力成形三维成形极限图

成形极限图是一种评估单向拉伸到双向等拉应力范围内板料成形性能的有效手段。传统板料成形中,法向受到的应力远小于面内应力,所以,传统成形极限图是基于忽略法向应力而简化为平面应力状态的理论计算。该文论述了传统成形极限图以及现有的考虑法向应力影响的二维成形极限图在研究液压成形中流体压力影响时存在的缺陷与不足;同时,在二维成形极限图以及固体现实应力空间的基础上,建立了以法向流体压力p的函数f(p)为第三轴的三维成形极限图。该三维成形极限图不仅可以考虑液压成形中流体压力的影响,而且能够形象直观呈现出成形极限随流体压力的变化速率。

薄板成形极限图(FLD)的多项式拟合分析

基于多项式拟合的基本原理以及相关性与方差的综合分析,探讨了成形极限散点与高次多项式之间的相关特性以及表面工程主应变极值点FLD0与拟合曲线的关系。在所得的拟合曲线基础上配合数理统计与概率理论分析,拟合曲线的上下置信函数可以成为描绘成形极限曲线(FLC)的重要依据,也可以为FLD0值的区间估计提供可靠科学的置信分析。

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。

基于数值模拟的铝合金成形极限图获取及其应用

本文以5083-O铝合金为例,提出了一种基于数值模拟的铝合金板材成形极限图(FLD)的获取方法。通过设计合理的加载方式,可以获取板材在不同变形路径下失效时对应的极限主应变。将本文获取的FLD应用于高速动车组司机室曲面覆盖件的冲压成形,预测了3组不同棱线半径下试验件的成形效果。在1600t油压机上进行试验验证,试验件成形后的失效方式及失效位置和预测结果相吻合。本文的研究可为板材成形极限的获取和成形效果预测提供理论依据。

坐标网分析技术与成形极限图的应用

用网格自动应变测试分析系统ASAME测试了 11炉批冷轧薄板的成形极限 ,对实际测量的成形极限与模拟计算的成形极限进行了比较。对冲压的摩托车油箱进行应变分析 ,根据成形极限图 (FLD)确定冲压零件的安全裕度 。

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。

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。

TA1纯钛板成形极限图测定及应用

采用机械划线法制作网格,利用通用板料成形性能试验机和网格拓印测量的方法,获得了TA1纯钛板在不同应变路径下的极限应变值,以此数据为基础绘制了TA1纯钛板室温下的成形极限图,并基于最小二乘法对成形极限图进行拟合建立了成形极限图的预测模型。此外,将成形极限预测模型导入到有限元模拟软件中,作为成形破裂的判据,对TA1纯钛板胀形成形的破裂缺陷进行预测,并通过工艺试验对预测结果进行了验证。对比结果表明,采用成形极限预测模型作为破裂判据的有限元数值模拟能够较为精确的预测出TA1纯钛板的极限胀形高度和胀形发生破裂的部位。

热成形钢极限冷弯性能及零件碰撞断裂指数关系研究

采用了3种同厚度、不同成分及工艺的铝硅镀层热成形钢制造热冲压成形零部件,并进行零件的落锤冲击测试评价,采用碰撞断裂指数C_(Index)分析3种材料制备的零件抗开裂能力,并分析了C_(Index)与材料本身相关力学性能的关系,发现,随着热成形钢的极限尖冷弯角度增大,C_(Index)值显著提高,而C_(Index)值与热成形钢的强度和延伸率没有显著的关联。分析了热成形钢的极限尖冷弯失效的机理,铌微合金化提升了热成形钢极限尖冷弯角度,进而提升了热冲压成形零件的抗碰撞开裂能力。