拼焊板冲压成形中的焊缝移动分析

将拼焊板盒形件分解成包含横向或纵向焊缝的U形件拼焊板,从分析简单U形件拼焊板出发,考虑压边圈类型及压边力大小和分布、焊缝位置和方向等因素的作用,研究盒形件拼焊板金属流动规律和焊缝移动原因及移动趋向。研究结果表明:横向焊缝移动是由于厚薄两侧的负载能力和负载差异引起的;纵向焊缝移动是由于侧壁主应变的差异引起的;盒形件底部的焊缝具有U形件横向焊缝的移动特征,盒形件裙边和侧壁上的焊缝移动的原因不同于U形件的纵向焊缝,且移动方向也不尽相同。

基于拓扑优化的拼焊板后背门轻量化设计

将拼焊板技术应用于汽车轻量化设计,提出了基于拓扑优化的拼焊板轻量化设计方法。通过SIMP(solid isotropic material with penalization)法拓扑优化确定分块数目以及焊缝线位置。再以板件厚度作为设计变量,利用序列二次规划法进行多目标优化。运用该方法对某SUV车型后背门进行了轻量化设计,在保证拼焊板后背门各种刚度和模态性能指标的前提下,达到了轻量化的效果。具有工程实际意义。

高强钢B340LA与B1500HS钢激光拼焊板热冲压淬火性能

用质子光谱仪、光学显微镜、维氏硬度计等手段研究低合金高强钢B340LA与超高强硼钢B1500HS激光拼焊板焊接后的热冲压淬火特性。结果表明,拼焊板母材B340LA钢随着冷却速度的增加其相变点发生偏移,维氏硬度略有增加。拼焊板母材B1500HS钢随着冷速的增加硬度迅速提高。光学显微镜观察,当冷速超过30 K/s时母材B1500HS钢基本转化为马氏体组织。通过维氏硬度计测量,发现焊缝至母材过渡区硬度值平滑过渡,保证母材及焊缝力学性能良好的连续性。由于热冲压淬火后母材及焊缝区域显微硬度平滑过渡,应力应变分别更趋均匀,可显著提高低合金高强钢与超高强硼钢激光拼焊板拉深成形性。

随行程变化变压边力拼焊板盒形件成形性能研究

焊缝两侧材料变形不均匀引起的焊缝移动和成形性能下降是拼焊板成形过程中需要解决的难题,变压边力技术可以增大成形工艺调整范围、提高冲压件成形质量。本文在拼焊板成形过程中加载随行程线性渐增变化的变压边力,并应用动力显式数值模拟软件模拟差厚拼焊板盒形件的成形过程,研究变压边力控制对拼焊板成形性能的影响。结果表明,在相同的焊缝移动量下,线性渐增变压边力与定常压边力相比增大了引起焊缝移动的薄侧变形区域材料的长度,缓解了薄侧材料的应变集中,提高了拼焊板成形性能。

拼焊板焊缝方向对其单向拉伸性能的影响研究

为提高拼焊板成形性,用单拉实验来研究拼焊板焊缝方向对其拉伸性能的影响.采用解析、实验和有限元法研究了拼焊板焊缝方向对其综合延伸率、失效模式的影响.结果表明,当焊缝角度较小时,失效表现为焊缝开裂;随着焊缝角度增大,平均延伸率非线性减小,且变化速率逐渐减小.当焊缝角度超过一定值后,失效变为薄侧母材开裂,并随着焊缝角度增大拼焊板综合延伸率逐渐增大,且增大的速率逐渐减小.在失效模式转换时,焊缝角度相应存在一个临界点,这一临界角度大小主要依赖于焊缝和薄侧母材性能.适当的焊缝角度有利于拼焊板成形性能的提高和失效模式的控制.

差厚拼焊板充液拉深焊缝移动及厚度的研究

基于Dynaform分析软件,建立了差厚拼焊板充液拉深盒形件的有限元模型,对相同材料、不同差厚比的板料充液拉深盒形件进行了数值模拟。结果表明,针对不同差厚比的拼焊板,合理控制薄、厚板两侧压边力的大小及分布规律可有效地改善盒形件拉深过程中的焊缝移动量以及减小盒形件各变形区域厚度变化量,这对提高拼焊板的成形性以及对拉深工艺参数的优化提供了理论依据。

拼焊板保险杠横梁耐撞性的离散优化设计

为实现汽车设计的耐撞性和轻量化,将高强度钢拼焊板(TWB)结构运用到保险杠横梁,结合多目标离散优化方法,进行优化设计。运用Hypermesh软件,建立了原保险杠模型和拼焊板保险杠模型,并用LS-DYNA软件进行验证。横梁内、外板均由厚度不同的5块高强度钢板焊接而成。以提高保险杠横梁的吸能量,控制质量增加为优化目标,进行横梁三点静压仿真试验,对板材的材料和厚度参数进行迭代优化。结果表明:优化后的拼焊板保险杠横梁吸能量提高81.66%,质量只增加8.96%;从而满足了耐撞性和轻量化的要求,并具有更好的变形模式和碰撞载荷特性。

拼焊板成形极限图特征研究

对不同条件下拼焊板成形极限图的特征进行了研究,从弱侧材料先达到变形极限的角度来诠释拼焊板成形过程中的破裂现象。拼焊板成形极限图临界线的位置高低仅由破裂处材料的属性(材料性能与厚度)来决定,影响因素的不同所改变的是其破裂时所能获得的极限应变状态的范围。

基于激光拼焊技术的汽车B柱结构优化设计

利用激光拼焊技术对某轿车B柱进行结构材料一体化设计,在轻量化设计的前提下对其入侵位移和入侵速度进行控制以满足整车侧碰安全性能.根据C-NCAP碰撞法规建立该轿车侧碰有限元模型,并验证了模型的准确性.基于网格节点变形技术创建B柱参数化模型并定义3个结构设计变量和2个材料类型设计变量,以其质量、中部最大入侵位移和最大入侵速度为优化目标,以其上部和下部最大入侵位移和最大入侵速度为约束条件,结合径向基(RBF)近似模型和非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)对B柱结构进行多目标优化设计,获得Pareto优化前沿,并讨论妥协方案验证对B柱多目标优化设计的效果.

差厚拼焊板方盒件在充液拉深过程中焊缝移动的研究

基于Dynaform分析软件,就差厚拼焊板充液拉深盒形件的压边力、液体压力及加载方式对焊缝移动的影响进行仿真与研究。结果表明,充液拉深时,薄、厚板两侧的压边力差值大小对盒形件底部的焊缝移动影响不大,而控制预胀形所形成的等效拉深筋高度,可有效地减小底部的焊缝移动量;同时,提高充液工作压力可显著减小侧壁焊缝的移动量。这一研究结果对指导拼焊板充液拉深具有现实的意义。

激光拼焊板综合强度比及其动态变化规律研究

在综合考虑板厚和材料硬化能力变化对拼焊板母材强度差异影响的基础上,提出激光拼焊板综合强度比理论模型,并建立了其显式关系式。基于激光拼焊板平面应力状态本构关系的理论研究,在三种典型变形状态下探讨了同材差厚激光拼焊板综合强度比的动态变化规律,并分析了弱侧母材应变状态的变化情况,获得了板厚比对拼焊板母材强度差异以及弱侧母材应变状态变化的影响规律,为深入研究拼焊板冲压成形性能提供了理论参考。

基于DIC的拼焊板焊缝性能识别方法及验证

提出一种新的拼焊板焊缝参数识别方法——分区法.根据垂直焊缝方向次应变不同,将焊缝区分为焊缝和热影响区.采用数字图像相干技术,获取焊缝失效时拼焊板表面的应变场.建立了焊缝性能参数计算模型,分别计算出焊缝的强度系数和应变硬化指数.为验证分区法的有效性,针对纵向激光拼焊板单向拉伸试验,将理论计算结果嵌入有限元分析中,获得拉伸载荷—位移曲线,与混合法及试验结果比较.结果表明,分区法比较接近试验结果,具有较高的精度.

拼焊板方盒件冲压成形压边力数值模拟分析

用有限元分析软件Dynaform对拼焊板方盒件成形进行数值模拟,研究不同压边力对拉深过程中破裂危险点应变路径和焊缝移动的影响规律。通过调整压边力的大小和变化方式,可以实现对拼焊板方盒件薄板破裂危险点处应变路径的控制以及减小焊缝移动,从而提高拼焊板方盒件冲压成形性能。

汽车前纵梁高强激光拼焊板回弹分析及模面补偿优化

针对汽车前纵梁高强激光拼焊板成形中的回弹问题,采用回弹值预测与模面补偿技术相结合的方法进行控制。采用多工位单工步模拟方法进行了各工序回弹分析。结果表明,考虑每道工序卸载后回弹的模拟精度比不考虑每道工序卸载后回弹的模拟精度高。在模面补偿过程中,利用了Dynaform软件中的回弹迭代补偿和激光扫描实验相结合的方法,当补偿因子为0.8时,模拟回弹偏差达到允许范围内。经生产实验能够得到合格的零件。

差厚激光拼焊板的成形极限

为了进一步了解不同厚度钢板拼焊在一起后组成的板料(差厚激光拼焊板)在各种应变路径下的成形极限,通过试验检测了0.8,1.2,1.5 mm三种厚度的ST16板料在不同组合激光拼焊下组成的板料以及其各自母材的成形极限,并研究了不同加载情况下焊缝附近的应变分布。结果表明:差厚激光拼焊板焊缝附近的成形极限低于母材的成形极限,主要取决于较薄一侧母材的成形极限;厚度差越大焊缝两侧的应变梯度越大,成形性能越差。

拼焊板V形自由弯曲回弹控制影响因素分析

在平截面和平面弯曲等假设条件下,建立了可适用于纵向拼焊板V形小曲率自由弯曲回弹的解析预测模型。在自由弯曲卸载阶段,该模型引入了两母板间相互作用的弯矩,基于单一母板求解了拼焊板回弹后的弯曲角。利用解析模型分析了不同工艺参数对拼焊板V形自由弯曲力和回弹后弯曲角度的影响规律,确定了影响拼焊板V形自由弯曲力和卸载后回弹角的主要影响因素。

拼焊板盒形件无模充液拉深工艺及数值模拟

基于Dynaform有限元模拟软件,就差厚拼焊板方盒形件的无模充液拉深工艺进行数值仿真与研究。结果表明,合理地控制液体的预胀形压力和工作压力可以有效地提高拼焊板料的成形性能和成形件质量、减少焊缝移动量。通过与传统拉深工艺对比发现,板料在无模充液拉深工艺中高压液体的摩擦保持效应会大大地促进成形件壁厚分布的均匀性,且盒形件底部的焊缝移动量仅为传统拉深工艺的7.98%。这一工艺的研究将对拼焊板成形具有现实的指导意义。

基于人工神经网络的拼焊板成形极限图预测

成形极限图(FLD)是评价金属板材成形能力的重要工具。为快速的建立拼焊板(TWB)成形极限图,建立基于人工神经网络(ANN)拼焊板FLD的预测模型。采用试验设计和有限元法获得训练样本,L-M算法对样本数据进行训练,建立了FLD预测模型并与物理试验结果对比。基于预测模型,分析了摩擦系数对拼焊板最小极限应变的影响。结果表明,基于ANN预测的拼焊板FLD与试验结果吻合,主应变的相对误差最大为8.71%。摩擦系数f对最小极限应变影响较大,f从0增大到0.12时,最小极限应变先增大后减小,并在摩擦系数f=0.06附近出现极小值。

拼焊板零件变压边力鲁棒控制策略研究

针对拼焊板零件冲压成形过程中恒压边力方法的不足,提出基于混合H2/H∞理论的变压边力控制方法,建立了变压边力混合H2/H∞控制模型,设计了变压边力混合H2/H∞控制算法和控制逻辑。采用该模型对拼焊板零件冲压成形进行反馈数值模拟,分析有无变压边力混合H2/H∞控制对拼焊板零件成形缺陷的影响,并在变压边力冲压机上进行试验验证。仿真和试验结果表明:基于混合H2/H∞理论的变压边力控制方法可成功冲压出车身前围上盖板,可有效避免恒压边力下的起皱和破裂两种缺陷,该控制方法同时考虑冲压行程和压边板位置进行压边力优化,具有更好的鲁棒性。

镁合金拼焊板焊接性能及覆盖件冲压成形

采用钨极交流氩弧焊的焊接方法成功制备0.8mm厚的AZ31和AZ80镁合金拼焊板,确定了钨极交流氩弧焊接工艺参数。经过300℃×60min退火热处理后,使镁合金拼焊板焊接接头平均晶粒度从23μm细化到16μm。对0.8mm厚的AZ31、AZ80镁合金拼焊板冲压成形,当AZ31薄板的温度范围在190℃～210℃,AZ80薄板的温度范围在310℃～350℃时的成形效果良好。在成形件底部,焊缝向塑性较差的AZ80材料侧偏移,最大移动距离为0.55mm。