基于方板对角拉伸试验模型的镀锡板起皱行为数值模拟

基于方板对角拉伸试验(YBT)模型,采用ABAQUS软件对不施加扰动力和不同位置施加扰动力下镀锡板的起皱行为进行了模拟,并进行了试验验证;通过逐级增加夹持宽度,研究了不同起皱高度下方板中心点的应变组合,并绘制镀锡板的起皱高度评定图。结果表明:模拟得到不同位置施加扰动力后方板垂直于拉伸方向的离面位移分布基本相同,扰动力施加位置不会造成起皱行为的显著差异;施加扰动力后,方板中心截面垂直于拉伸方向的离面位移分布模拟结果与试验结果相吻合,说明用扰动力代替实际影响因素的模拟方法是准确的;夹持宽度不同的方板中心点的拉应变与压应变都随起皱高度的增加而增加;在相同起皱高度下,随着夹持宽度的增加,方板中心点的拉应变和压应变均增大。

Al-Mg-Si基合金方板对角拉伸临界失稳及应力应变场模拟

基于弹塑性板壳失稳理论 ,采用虚功原理和非线性弹塑性有限元方法 ,模拟了Al Mg Si基合金方板对角拉伸的皱曲特性 ,得出了方板临界失稳的物理判据和临界状态下的应力、应变场。结果表明 :UZ 和εx 急剧变化的突发点为起皱的失稳点 ,拉伸失稳的临界载荷为 7780牛顿。拉伸载荷达临界载荷前表现为面内变形 ,达临界载荷时方板发生分叉失稳。继续拉伸 ,演变成起皱带。临界状态下横向应变和横向应力的分布不均匀 ,最大值都发生在方板中心。

用密栅云纹实验解析法研究方板对角拉伸的起皱过程

本文采用密栅云纹实验解析法研究方板对角拉伸的起皱过程。得到了在起皱临界状态下的位移、应变和应力的全场的瞬间和连续变化信息。发现了起皱是局部的塑性失稳现象,它与横向压应力分布的区域性和区域不均匀性直接相关。它可为研究大型覆盖件成形缺陷机理开辟一条新的途径。

带孔方板对角拉伸的起皱失稳特性测试与分析

传统方板对角拉伸试验(Yoshida buckling test,YBT)方法在测量板料起皱性能时,能够得到的应力状态有限,不能全面评估板料在复杂工况下抵抗失稳起皱的能力。本工作提出一种带内孔YBT试样单向拉伸的板料起皱性能测试方法,利用数值模拟与实验研究了带不同大小圆孔YBT试样拉伸过程的受力与变形特征,探讨了内孔对试样应力分布及起皱行为的影响。研究表明,内孔改变了YBT试样平面内的应力分布,且内孔轴向两端存在压应力,横向两侧存在拉应力;随着孔径增大,横、轴向应力比增大,最大压应力位置应力状态发生改变,由横向受压、轴向受拉转为双向受压;孔径较大时,内孔侧边区域会出现二次起皱现象。

虚拟板材冲压皱曲特性试验

利用非线性有限元软件系统的数值模拟运算功能,对冲压板材皱曲特性试验(YBT)的试样、夹具和载荷进行数字化虚拟,并对试验过程和试验结果进行运算和讨论。

一种评定板料抗皱性能的新方法

本文提出了一种评定板料抗皱性能的新方法。该方法采用方板双向对角拉伸试验,在一定的变形程度下,纵向载荷和横向载荷之比作为评定抗皱性指标,其特点是测试方法简便,实验重复性好,对实际成形的模拟程度高,能较真实地反映板料的抗皱性能。

复合板起皱失稳数值模拟模型的建立

复合板被广泛应用于汽车工业、航空航天、国防军工等各大领域,起皱失稳是复合板塑性成形过程中影响零件质量的主要问题之一,而目前能够准确复现复合板起皱形貌的数值模拟模型的建立方式尚不明晰。因此本文以方板对角拉伸试验(YBT)作为对比验证对象,在ABAQUS软件中采用特征值屈曲分析分别与动力显式和静力通用两种常规算法相结合的buckle-dynamic算法以及buckle-static算法,对选用不同建模方式和单元类型建立的模型,以起皱高度、厚向位移和应变云图等为评估依据,进行了起皱形貌模拟对比分析。结果表明,采用buckle-static算法对复合层建模方式建立的常规壳模型分析所得结果的综合性能最佳。若模拟工况复杂或计算不易收敛,分析方法也可选用buckle-dynamic算法。

TA1板材对角拉伸试验及数值模拟研究

为了测试钛合金材料的抗皱性能,以及验证塑性成形仿真软件对起皱问题的预测精度,选取了钛合金TA1材料进行方板对角拉伸试验,同时对试验过程进行数值模拟分析,对比试验结果和模拟结果,验证了数值模拟的准确性。在方板对角拉伸试验的数值模拟过程中,通过设置不同的扰动类型来替代外界影响因素,以及不同的单元阶次、算法等模拟参数,来分析各类模拟参数对数值模拟结果的影响规律。结果表明,不同的扰动类型对模拟结果产生的影响很小,采用二次单元和静态算法的数值模拟结果与试验结果基本一致,因此能够有效预测由不均匀拉应力引起的板材起皱现象。

铝合金覆层板成形极限图

提出一种创新的试验方法研究铝合金覆层板的成形极限图,即采用单拉试验获得成形极限图的左半区域,右半区域采用不同椭圆度的凹模得到不同应力状态下覆层板的成形极限应变,并且在成形极限图中引入方板对角拉伸试验数据,用于预测板材成形过程中起皱缺陷的产生,使成形极限图的预测功能更加完善。同时,进一步研究不同覆板材料和厚度对铝合金目标板材成形极限图的影响。研究结果表明:在覆层板方式下,目标板材成形极限图中的极限临界区向上移动,并向右移动,成形极限增大,并且成形极限图中起皱区域面积减小,抗失稳能力提高。成形过程选择强度系数K较高、加工硬化指数n较大及适当厚度的覆板有助于成形板材成形性能的提高。

温度对薄板抗起皱性能的影响

连续快速的冷冲压经一段时间后温度升高会影响到薄板的抗起皱性能,为研究温度变化对抗皱性能的具体影响,进行了不同温度下的单向拉伸试验和方板对角拉伸试验,并得到了薄板拉伸件在常温、75℃和150℃下的力学性能。单向拉伸试验结果表明,随着拉伸温度的升高,薄板的弹性模量、屈服强度和切线模量都有不同程度的减小。利用得到的不同温度下的材料参数对方板拉伸试验进行仿真,发现试验和仿真的拉力-拉伸位移曲线吻合较好。对比仿真和试验结果发现,在研究的温度范围内薄板的抗起皱性能易受温度变化的影响,且随着温度升高先后经历了上升和下降的变化过程。

汽车前门内板起皱分析与优化

以某车型前门内板为例,首先根据标准拉伸试验测试了材料的基本力学性能,并利用开孔方板对角拉伸方法以及开孔矩形板单轴拉伸试验对比了板材的抗皱性;其次分析了起皱点的应力类型,明确不同的起皱机理;最后依托实际生产工艺,优化拉深筋布局与尺寸,得到成形质量较高的产品。

方钢管混凝土柱-钢梁外肋环板节点承载力试验研究

为研究方钢管混凝土柱与钢梁受拉翼缘连接的结构性能,对新型节点-外肋环板节点梁翼缘受拉模型的传力机理进行了分析,提出了基于屈服线理论的节点承载力计算公式。采用正交试验法设计了10个节点模型试件并进行静力拉伸试验,研究了方钢管混凝土柱与钢梁翼缘连接的结构性能,介绍了各试件的破坏过程及特征,并对节点承载力实测值和理论计算值进行了比较分析。研究结果表明,外肋环板节点梁翼缘受拉模型具有较高的承载力和良好的延性,影响节点承载力的主要因素是竖向肋板的截面尺寸,水平环板的宽度对节点的承载力影响不大,但在钢管中填充混凝土有利于提高节点的屈服承载力和刚度,理论分析提出的计算公式较好的预测了节点模型的屈服承载力。

薄板起皱失稳数值模拟计算方法

汽车、航天、航空等领域的零件制造轻量化趋势致使管板材成形起皱失稳缺陷的预测成为行业的重点关注问题。基于目前常规数值模拟算法未包含起皱失稳判据从而无法解决起皱数值预测的现状,利用平板对角拉伸试验作为对比验证对象,利用大型平台软件ABAQUS证实了用于模拟薄板变形的常规壳单元动态显式算法(*DYNAMIC)以及用于结构件屈曲计算的弧长法(*RIKS)无法用于计算薄板成形起皱问题,尝试并比较了"用于微缺陷引入的特征值分析(*BUCKLE)+*DYNAMIC分析"相结合分析方法、"*BUCKLE分析+*RIKS分析"相结合的分析方法以及"三维实体单元动态显式算法"三种方式对薄板起皱失稳问题的运算结果,围绕计算精度、适用范围、算法特征等方面对这三种算法进行研究,确立了从多方面考察综合性能最佳的薄板成形起皱失稳数值模拟方法。

密栅云纹法在YBT研究中的应用

本文运用弹塑性云纹实验解析法获得了方板对角拉伸过程和皱曲临界状态下的位移,应变和应力的全场的瞬间和连续变化信息。指出该法应用于YBT研究,可为研究大型覆盖件成形缺陷机理开辟一条新的途径。所获得的全场应力应变分布及变化规律可为验证FEM结果和改善FEM边界假设提供可靠的依据。

厚度和晶粒尺寸对高温合金带材起皱性能的影响

起皱失稳是金属薄板塑性成形过程中影响零件成形质量和尺寸精度的主要缺陷之一,而薄板厚度和微观组织对起皱行为的影响规律尚不明确。以不同厚度(0.2~0.25 mm)与晶粒尺寸(7.12~88.39μm)的GH4169合金带材为研究对象,开展方板对角拉伸试验,通过对比试验和模拟的载荷位移曲线验证了数值模拟的有效性。基于能量法和数值模拟相结合的方法建立了GH4169带材的起皱极限曲线。结果表明,随着带材厚度方向上晶粒数的减少,GH4169带材起皱极限曲线斜率绝对值下降,更易发生起皱现象。高温合金带材起皱的尺度依赖性是由于厚度方向晶粒数减少,不同晶粒间各向异性增强,材料变形协调能力变弱,抗皱能力变差。