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。

镀镍钢带冲压成形过程中的应变场研究

用RG2000型微机控制电子万能试验机结合ARGUS板金成形网格应变测试系统对镀镍钢带进行了冲压成型试验,研究了镀镍钢带在不同压入深度下的应变分布。并用有限元软件ABAQUS对此过程进行了模拟验证。结果表明,杯形件底部区域应变变形不大,由圆角处开始逐渐增大,随着压入深度的增加,这种趋势越来越明显;实验和数值模拟同时证明镍镀层在凸模圆角处最易发生破坏,此处镀层厚度减薄率最大,约为11.08%。

电沉积镍涂层冲压过程的界面特性

采用有限元方法对电沉积镍涂层钢带的冲压成形过程进行了数值模拟,得到了电沉积镍涂层在界面上的应力场、应变场等冲压成形特性。计算结果表明：在冲压过程中,涂层与基体界面上的应力大小、拉压性质都是变化的,且正应力一般在一50～50MPa之间,剪应力一般在—40～30MPa之间；界面上涂层中的应变比基体中的应变大得多,但两者在变形过程中是比较匹配的。

镀镍钢带的冲压成型性能

在RG2000型微机控制电子万能试验机上对镀镍钢带进行冲压成型试验,研究了镀镍钢带在不同压边力作用下的成型性能,对比了镀镍钢带与未镀镍钢带在冲压成型中所需的冲头载荷,对不同冲压深度杯形件侧壁内表面形貌变化做了比较研究。结果表明:在不同的压边力作用下镀镍钢带具有不同的成型特性;与未镀镍钢带相比,镀镍钢带的冲压成型需要更大的冲头载荷;杯形件侧壁内表面的裂纹在冲压深度为12 mm时形成,其数量随着冲压深度的增加而增加;镍镀层比低碳钢基体更容易出现裂纹。

基于弧长法和减薄率判据研究金属镀层的成形极限

用ABAQUS有限元软件结合弧长法对镀层薄板冲压成形进行数值模拟,研究了镍镀层薄板在不同应变路径下的平面应变,得到了镀层的冲压成形极限,并用RG2000型微机控制电子万能试验机结合ARGUS板金成形网格应变测试系统对镍镀层薄板进行冲压成形实验验证。结果表明,用弧长法得到的失稳减薄率可以较好地预测镀层的成形极限,而以微裂纹产生时的减薄率为失稳依据在一定程度上可以满足工程需要。

添加剂对纳米压印模板光栅结构填充效果的改善作用

为改善电铸填充高深宽比纳米光栅结构时出现的空洞现象,本文向电铸液中添加平整剂健那绿,利用健那绿分子的静电吸附原理消除该工艺缺陷.结合纳米压印技术及电铸工艺,在柔性基底上完成了纳米压印镍模板的复制.复制过程中,首先通过热压将硅原始模板上的纳米光栅结构转移到聚合物基底上,制作出压印所需的软模板;然后采用溅射工艺在聚合物基底纳米结构表面沉积镍种子层并通过电铸工艺完成纳米光栅结构的填充及复制模板背板的生长;最后将铸层与聚合物基底进行分离.通过此工艺,成功复制了一块带有6个1.3mm×1.3mm纳米光栅区域的纳米压印镍模板,模板表面光栅周期为201nm,线宽98nm,深度104nm.与原始硅模板相比,复制模板特征尺寸偏差在5%以内,表明复制模板特征尺寸与相应原始模板特征尺寸之间有良好的一致性.热压实验后复制模板表面光栅结构周期无偏差,线宽偏差在2%以内,实验结果表明复制的纳米压印模板机械强度足以适用于热压过程.

基于实际应力-应变曲线的电沉积镍涂层的冲压成形极限

基于Hill集中失稳理论推导出了冲压成形过程中涂层与基体的应力-应变方程,通过求解非线性方程计算出各主应变。依据实验数据采用多项式拟合法拟合了材料的应力-应变曲线,对电沉积镍涂层的冲压成形极限的左边进行了计算,并和应变硬化曲线求得的成形极限进行了比较。计算结果表明,用多项式拟合法求得的电沉积镍涂层的成形极限安全区域比用应变硬化曲线求得的安全区域要高,基体厚向异性、涂层厚度和基体厚度对板料成形极限左边影响不大。

Invar36铁镍合金厚板热压成形框架模具的数值模拟与验证

为解决Invar36铁镍合金复材工装模板成形效果差的问题,通过高温压缩实验,研究了Invar36铁镍合金的高温热变形行为,采用刚塑性有限元法,利用高温压缩实验所得到的材料参数,建立了Invar36铁镍合金厚板热压成形框架模具有限元模型,通过有限元仿真分析研究了不同横纵筋条间距对零件成形效果的影响,并总结了框架式热压模具成形时零件的变形特点。结果表明:在上下模无筋条支撑的区域中,由于零件脊线部位的曲率变化最大、变形量最大,而又无型面支撑,成形效果最差。因此,提出了在零件的脊线部位增加支撑筋条的方案,改进框架式热压模具的结构,并通过热压成形实验,验证了改进的热压模具结构的有效性。

基于Dynaform的镀镍薄板冲压成形及回弹研究

针对筒形件成形过程中可能存在的起皱、拉裂以及变形不同步等缺陷,借助Dynaform软件对镀镍薄板的冲压成形和回弹进行了有限元仿真分析。根据零件的成形极限图、厚度变化结果调整了冲压工艺参数,获得了较好的成形效果。并对镀镍筒形件进行了回弹分析,发现其回弹较小,不会影响成形状态。在仿真分析的基础上进行了实际冲压试验,其结果与有限元模拟结果基本吻合,均在法兰部分发生轻微起皱,没有出现拉裂现象,符合零件成形要求。研究表明,仿真分析可以为镀镍薄板的冲压成形及工艺参数优化提供依据,降低了生产成本、缩短了模具制造周期,提高了生产效率。

基于应力成形极限镀镍钢带的合理压边力分析

用RG2000型微机控制电子万能试验机对镀镍钢带进行冲压试验,研究了镀镍钢带在不同压边力下的成型性能。并用有限元软件ABAQUS中FLSD判据对此过程进行模拟验证。结果表明:该镀镍钢带较合理的压边力范围是1 200 N^1 300 N,当压边力为1 100 N时,容易产生起皱的缺陷,相反,当压边力达到1 400N时,镀镍钢带板很容易产生开裂的失效。

铟镍合金特种条带冲压成形分析与模具设计

铟镍合金用于核燃料组件中定位格架特种条带的制造。针对铟镍合金材料价格昂贵、厚度较薄以及特种条带本身窄长等特点,利用CAE软件模拟冲压成形过程,快速预测冲制过程中条带的回弹、破裂、起皱等变化,为条带冲制用模具的设计提供参考依据。首先研究材料冲压特性;然后分析条带特征,确定冲制工艺方案;最后进行条带冲压成形有限元仿真分析,根据仿真结果优化模具的结构设计。结果表明:厚度为0.2667 mm的铟镍合金料带的冲压适应性较好,仿真冲压件模型没有破裂和起皱的趋势,条带刚凸高度回弹量较大,经过回弹补偿后,最终成形高度接近公称尺寸。依据CAE分析结果优化设计出的模具调试情况良好,能够满足特种条带的冲制加工。

电沉积镍涂层钢板冲压过程的界面特性

采用ABAQUS有限元软件对电沉积镍涂层钢板的冲压成形过程进行了模拟。并用ABAQUS内置的内聚力模型来表征电沉积镍涂层钢板的界面性能。计算表明：在冲压过程中,电沉积镍涂层钢板界面法向应力在-113.765-3 MPa之间,切向应力最大为50 MPa。分析发现,在冲压过程中任意时刻凹模圆角处的界面应力最大,最后通过变换压边力、冲头与凹模间隙、摩擦系数、圆角半径分析了界面破坏的情况,研究了这些工艺参数对界面的影响,该方法以及所得结果对板料成形的生产能起到一定的指导作用。