管材缩径起皱失稳数值模拟

轻质薄壁件越来越多地应用于航空、航天和汽车等高新技术工程领域,但起皱失稳一直是薄壁件成形过程中主要的缺陷之一。因此,轻质薄壁件成形过程中的塑性失稳起皱预测研究就显得尤为重要。本文针对塑性成形中薄壁管件结构由于存在多种初始缺陷(如厚度不均,尺寸偏差等)从而导致失稳模拟预测与实际情况不符的现象,以AA6061固体颗粒介质管材缩径工艺为算例,结合ABAQUS中最适合复杂接触工况的DYNAMIC算法以及Draker-Pager颗粒介质成形数值模拟模型,对无初始缺陷圆柱壳体、引入屈曲模态初始缺陷圆柱壳体、引入厚度不均初始缺陷圆柱壳体以及同时引入屈曲模态和厚度不均缺陷的圆柱壳体进行了缩径成形模拟,将四种条件下的管件失稳波形模拟结果与试验结果进行了比较。结果表明:同时引入屈曲模态和厚度不均缺陷的动态显示有限元法可以准确预测出管材缩径失稳后的形貌,并将模拟仿真与实验的应力-位移曲线进行对比,验证了此模拟方法的可靠性。

应力加载路径对板壳塑性起皱失稳极限的影响研究

随着航天、航空、国防、汽车等制造技术领域对金属产品轻质化、强韧化的要求不断提高,塑性失稳成为制约其整体成形的难题之一,高效准确预测和预防薄壁构件成形过程中起皱失稳缺陷具有十分重要的意义。以楔形件拉伸试验作为研究对象,通过建立楔形件数值失稳起皱模型,结合分岔原理,提出一种板壳起皱极限图(Wrinkling limit diagram,WLD)数值求解及绘制方法。针对在金属板壳试件成形过程中应力加载路径对起皱失稳的显著影响,通过分析楔形件不同区域的应力加载路径,探究板壳变形时应力加载路径对临界起皱极限的影响。结果表明:对于存在彼此独立、不同受力状态起皱区域的试件,应对不同区域分别建立WLD。不同区域单元应力加载路径对WLD的影响可归纳为临界皱屈主应力比对主应变比的影响:当临界皱屈单元的主应力比越大时,临界皱屈主应变比就越大,即WLD斜率越大,工艺抗皱性越弱;同时,通过比较楔形件不同起皱失稳区域的承载变化过程可知,起皱单元的临界主压应力增加速率会影响板料的临界起皱失稳时刻。