Automobile Roof Panel Forming: Prediction and Compensation of Springback and Application of Numerical Simulation Based on Dynaform

The forming of sheet metal in a desired and attractive shape is a process that requires an understanding of materials, mechanics and manufacturing principles. Manufacturing a consistent sheet metal component is challenging due to the nonlinear interactions of various material and process parameters. One of the major issues in the manufacturing of inconsistent?sheet metal?parts is springback. Springback is the elastic strain recovery in the material after the tooling is removed and the final shape of the product depends on the springback amount formed. In this study according to the result of simulation the inverted compensation method is adopted to optimize die surface design. Similarly, to predict and compensate the springback error this study presented an analytical approach of forming process in a stepwise modification of the automobile roof panel. Moreover, based on?Dynaform?and?finite element analysis of sheet metal stamping simulation the sprinback in automobile roof panel is predicted and compensated.?In addition, this study examines the significant requirements of the sheet metal forming precision of automobile body and the simulation of forming, stamping and springback of automobile roof panel is carried out, and the result of simulation also is analyzed.

天窗系统与金属屋面板连接构造设计

对天窗系统与金属屋面板连接构造进行了研究分析与设计。通过对已有天窗连接构造进行分析和总结,基于厦门国际博览中心金属屋面工程提出了一种新的天窗与金属屋面连接构造的设计思路和施工方案,采用了优化后的连接方式和材料,提高了屋面板连接的强度和稳定性,并兼顾了施工的便利性。实际结果表明,提出的天窗连接构造具有较好的受力性能和施工性能,能够满足实际应用要求。

直立锁边金属屋面系统抗风设计与结构承载力试验

直立锁边金属屋面因抗风揭强度不足常出现风揭破坏。为了详细分析直立锁边金属屋面系统的抗风揭性能,首先,提出了抗风设计关键技术问题。然后,对屋面关键部位的风荷载计算和屋面系统的结构抗力进行研究。最后,对如何选择抗风揭试验方法来获得结构承载力进行对比分析。结果表明,在计算屋面风荷载时,应重点关注局部关键部位,采取规范计算和风洞试验相结合的方法进行验证;在确定直立锁边金属屋面系统结构承载力时,需综合考虑抗风揭静态和动态试验结果。

直立锁边金属板在异型曲坡屋面中的应用

结合湖州苕溪整治后续工程南太湖未来之窗展厅项目中直立锁边金属屋面实例,介绍了直立锁边铝镁锰屋面板系统的优势和在异型钢结构曲坡屋面中应用的施工工艺与施工方案,重点阐述了该项目屋面系统的构造设计、屋面底板(压型钢板)、岩棉保温板、直立锁边屋面板等的吊运、铺设、安装与固定。

乌鲁木齐机场T4航站楼双曲面金属屋面工程设计

乌鲁木齐机场T4航站楼为双曲造型的金属屋面,在实现建筑美学追求的同时,也给工程在设计与安装施工上带来诸多挑战。本文重点介绍了该项目的金属屋面系统、天沟系统、采光天窗系统、檐口蜂窝铝板系统和室外吊顶系统的设计要点、安装施工难点及采用的创新性解决方案。

大跨屋盖结构屋面板抗风揭研究

以张家口奥体中心游泳馆金属屋面工程实例为背景,将风洞试验结果与CFD数值模拟结果进行对比,结果表明风洞试验测点数据与数值模拟结果数据整体趋势吻合较好,规律性基本一致。在此基础上,设计出三种屋盖造型,利用Fluent流体仿真软件计算出三种屋盖造型下0°~360°风向角屋盖的风压系数。为便于统计,将屋盖结构划分为9个区域,计算出局部极值风压与极值风吸力,将其风压结果输入到有限元计算软件中绘制屋面板的节点位移和Mises应力曲线并分析屋面板的力学性能。结果表明:屋盖造型会影响风荷载的变化,而且屋盖的边缘区域为受力薄弱区域,在大风天气下更容易遭受风揭破坏,需要在实际施工过程中对屋盖边缘区域进行加固处理。

典型金属屋面板的抗风承载能力研究

依托乌鲁木齐机场改扩建工程机场工程交通中心项目,运用数值模拟的方法建立三维模型,研究金属屋面板厚度、宽度和肋高对其抗风承载力的影响,各个影响因数的对比工况均为5种。结果表明,随着金属屋面板厚度的增加,其抗风能力不断增加,拟合两者之间的关系为线性关系,其拟合决定系数R^(2)为0.9879;随着金属屋面板宽度的增加,其抗风能力呈非线性降低趋势,拟合两者之间的关系为指数关系,其拟合决定系数R^(2)为0.9633;随着金属屋面板肋高的增加,其抗风能力呈现非线性增加趋势,拟合两者之间的关系为幂指数增加关系,其拟合决定系数R^(2)为0.9536。

大跨度工业厂房金属面与太阳能光伏板组合式施工技术研究

本着打造低碳园区的目标,在大跨度2.5GW电池厂房、2.5GW组件厂房金属屋面上加装光伏板,形成小型屋顶太阳能电站,为厂区内部照明系统提供电能。由于施工体量大、工期紧张,在组合式屋面施工过程中采用移动式高空数控压瓦设备进行金属屋面施工;采用BIM技术对太阳能光伏板精准定位及测量,解决光伏板受力安全性问题;采用太阳能光伏组件高空运输技术,解决光伏板运输受限、材料损耗大等问题。通过太阳能光伏组件与金属屋面连接关键技术,解决金属屋面渗漏问题及风揭问题,确保光伏板与金属板连接更牢固、美观。

寒冷地区平屋面防渗漏系统试验研究

在寒冷地区,建筑屋面长期处于外界阳光、雨、雪、冻融循环、干湿循环的复杂环境中,极易造成渗漏质量问题,降低建筑屋面保温效果及建筑耐久年限,严重时还会影响建筑的正常使用。基于内蒙古额济纳旗地区气候条件,结合寒冷地区平屋面防渗漏体系做法开展模型试验,研究试件的防渗漏性能和抗风揭性能,依据试验结果提出试件做法的优化建议。

海南地区屋面及墙面防渗漏系统试验研究

防渗漏设计是建筑工程中不可或缺的重要一环,结合海南文昌气候条件,依托工业厂房大跨度屋面防渗漏系统做法,开展模型试验对试件防渗漏和抗风揭性能进行分析,并依据试验结果进行可行性的优化研究。

大跨度敞开式金属屋面板抗风揭模拟试验研究

现有规范标准对大跨度敞开式金属屋面板的设计和施工缺乏合理规定。根据实际火车站屋面板工程,采用沙袋堆载的静载试验方法,进行了760型金属屋面板整体抗风揭试验。分析了该类型屋面板在风吸力作用下承载力、挠度和关键部位的应变分布规律,并研究了采取自攻螺钉、夹具、垫片等加固措施对金属屋面板承载力和破坏形式的影响。试验结果表明,采取合理加固措施可以有效地提高760型金属屋面板的抗风揭承载力。研究成果将为火车站、航站楼等大跨度敞开式金属屋面板的设计与施工提供科学依据,还可以为类似大型场馆金属屋面板体系的加固提供有价值的参考。

岩棉夹芯金属屋面板的阻尼性能研究

岩棉夹芯金属板广泛应用于大跨度屋盖结构中,其弱刚度和阻尼性能会改变屋面脉动风荷载特性并影响屋盖结构的风振性能,但目前在设计中还鲜有考虑。对岩棉夹芯材料的拉压强度、弹性模量和泊松比等基本力学参数进行了测试。采用振动梁法进行了岩棉夹芯材料的阻尼性能试验,根据试验结果拟合得到了其损耗因子-频率曲线。进一步对一块0.4 m×2 m的典型跨度岩棉夹芯屋面板的阻尼特性进行数值分析,运用模态应变能法计算出该屋面板各阶模态下的损耗因子。结果表明,岩棉夹芯金属屋面板的模态损耗因子可高达0.5,其中垂直屋面板主振型的最小损耗因子都接近0.2,说明屋面板的阻尼效应在结构风振分析中不容忽视。

聚氨酯夹芯屋面板的风致动力性能分析

聚氨酯夹芯屋面板广泛应用于大跨度结构的屋盖系统中,其有限刚度及聚氨酯芯层的阻尼性能会对屋面风压传递过程的脉动特性造成影响.试验测定了屋面板常用聚氨酯泡沫夹芯材料的基本力学参数和反映材料阻尼特性的损耗因子.以一典型檩距的四角点简支矩形屋面板为算例,采用模态应变能法对该屋面板的结构损耗因子进行了计算.进一步对该屋面板模型施加人工模拟的风压时程,并与无阻尼刚性板和低阻尼柔性板模型的反力时程及其功率谱进行对比,考察了屋面板刚度和阻尼性能对风压脉动特性的影响程度.结果表明:屋面板的实际有限刚度对风压的脉动分量有放大作用,且改变了脉动风压的频谱特性,而聚氨酯夹芯的阻尼性能却能有效降低脉动风压的放大幅值.

玻璃纤维夹芯材料力学性能与阻尼特性分析

对大跨度建筑用复合金属屋面板的玻璃纤维夹芯材料的力学性能进行了试验测定。测得了玻璃纤维棉层压方向和顺纹方向的拉压强度、弹性模量和泊松比等基本力学参数,结果表明层压方向和顺纹方向的力学性质不相同。采用振动梁法进行了阻尼特性试验,得到了材料损耗因子的值,并根据试验数据拟合出了玻璃纤维棉损耗因子-频率的曲线,在测试频率范围内材料的损耗因子值为0.5左右,表明该材料为高阻尼材料。进一步以一块玻璃纤维夹芯复合金属板为算例,采用模态应变能法对其阻尼特性进行了数值分析。玻璃纤维夹芯复合屋面板的各阶模态损耗因子在0.3～0.5左右,表明玻璃纤维夹芯复合金属板具有较高的结构阻尼,在大跨度结构风振计算中将玻璃纤维夹芯复合金属屋面板看作刚性板是不正确的。

金属复合屋面板用硬质聚氨酯泡沫的力学性能

针对金属复合屋面板用硬质聚氨酯泡沫材料分别进行了发泡方向和涂层方向的拉伸、压缩力学性能试验,对各向基本力学参数进行了测定.结果表明:硬质聚氨酯泡沫材料在发泡方向和涂层方向的拉伸和压缩力学性能不相同,不能简单看作为各向同性材料.在拉伸情况下,硬质聚氨酯泡沫材料呈脆性破坏,但压缩时存在明显屈服平台且无明显破坏特征.硬质聚氨酯泡沫材料发泡方向与涂层方向的力学参数差异明显,其发泡方向的拉、压弹性模量仅约为涂层方向的1/2,拉伸极限强度及压缩屈服强度也都明显低于涂层方向.根据试验数据,建议了适用于硬质聚氨酯泡沫的横观各向同性本构模型并对主要参数进行了拟合.

基于Hoff理论的金属复合屋面板基本方程

基于夹层板的Hoff型理论,推导了各层均为正交各向异性材料,且上、下面层厚度、材料特性均不相同的聚氨酯夹芯金属复合屋面板的静力基本方程.采用复模量形式表示聚氨酯夹芯的黏弹性性质,推导了考虑夹芯层阻尼特性的金属复合屋面板的动力基本方程.

考虑风速风向联合分布的双坡屋面风致疲劳研究

为研究风荷载作用下大跨度低矮建筑金属屋面板的疲劳损伤分布规律,以坡度为1/60的双坡屋面建筑为研究对象,基于1975~2019年间的风速风向数据,研究了双坡屋面板50年重现期的疲劳损伤累积值。采用Gumbel分布描述日极值风速分布,混合Von Mises分布描述风向分布,并用单参数Archimedean Copula函数描述二者的相关性,得到了风速风向的联合分布;基于双坡屋面的测压风洞试验结果,考虑连续变化风速和离散风向角对疲劳寿命的影响,研究了金属屋面板的疲劳损伤累积值。结果表明:双坡屋面板疲劳损伤与主导风向、屋面位置等因素密切相关,位于主导风向处的迎风屋檐、边角等气流分离位置的疲劳损伤累积值远大于其他区域;良态风环境下,该双坡屋面金属屋面板50年风致疲劳损伤累积值最大可达0.746,风荷载可引起迎风屋檐、边角位置金属屋面板的疲劳破坏;对于金属屋面板而言,风致疲劳破坏是引发风揭事故的巨大隐患,应高度重视。

基于Hoff理论的金属复合屋面板夹层壳单元

针对大跨度建筑屋盖结构常用的聚氨酯泡沫夹芯金属复合屋面板,根据修正后的Hoff型夹层板理论,建立简便、有效的八结点矩形夹层壳单元.以一块矩形屋面板为例,分别采用分层实体单元、夹层体单元和八结点矩形夹层壳单元模拟.数值结果显示,八结点矩形夹层壳单元模拟的屋面板在静荷载作用下的变形形式与精细的分层实体单元模型相同,且两者变形基本接近;基本振型与精细的分层实体单元模型相同,自振频率较接近.表明采用该夹层壳单元能够有效地模拟聚氨酯夹芯金属复合屋面板的静、动力特性.

金属屋面板系统承载力的实验检测方法

金属屋面板广泛应用于大型公共建筑以及工业建筑中,国内现行规范、规程针对金属屋面板系统的承载力未做详细规定,研究金属屋面板系统在各种工况下的承载力具有重要意义。提出金属屋面板系统承载力的实验检测方法,包括试件制作、加载制度、测点布置、试验现象描述以及数据分析等。通过足尺实验实例介绍实验研究的实施步骤,实验方法可供各类建筑金属屋面板承载力的检测参考。

金属屋面和采光顶的应用实例——北京汽车博物馆屋面幕墙工程

本文结合实际工程(北京汽车博物馆)讲述了金属屋面和采光顶的结构特点及设计中应注意的问题。