热轧高强钢横梁零件成形数值模拟及试验研究

运用壳单元和实体单元对厚度为6.0 mm的热轧高强钢横梁零件成形性进行了有限元仿真分析,并与实际冲压结果进行对比。结果表明,实体单元在中厚板成形性有限元仿真中具有更高的精度。该方法对今后中厚板零件成形分析有较好的参考和指导意义。     

基于数值仿真和灰色关联分析法的高强钢弯曲回弹影响因素分析

提出了一种有效的高强钢成形回弹因素分析方法。该方法将有限元分析方法和灰色关联度分析方法进行结合,以国际著名板料成形数值模拟会议NUMISHEET 2002的圆形件无约束自由弯曲为研究对象,建立了高强钢圆形弯曲件的有限元仿真模型,利用实验数据验证了该回弹模型的有效性。根据实验设计分析板料厚度、板料宽度、冲压速度等7个可能影响回弹的因素组合,通过有限元仿真,得到了仿真实验设计结果。运用灰色关联度法,分析了各参数对高强钢成形回弹的影响程度,获得了影响高强钢圆形件弯曲回弹的主要因素。     

汽车复杂梁形件冲压成形及回弹数值模拟

回弹问题是影响高强钢板进一步应用的原因之一,为了降低回弹影响,通常可以通过设置合理的工艺参数的方法减小回弹.以材料为高强钢的复杂型面汽车后边梁为例,对成形过程进行数值模拟分析,采用设置等效拉延筋及改变压边力大小的方法优化零件的成形结果,并最终确定后边梁成形时的等效拉延筋位置分布、拉延筋阻力和压边力的大小.利用计算出偏移最大的节点之间距离的方法对后边梁的回弹量进行测量.采用局部增大拉延筋阻力以及减小压边力的方法,对后边梁成形后所产生的卸载回弹及修边回弹进行控制,等效拉延筋阻力与压边力进行合理配比使回弹减小到较小的范围.最后将模拟所得到的结果与实验结果对比,即零件回弹较小,成形精度较高,进而得出该回弹控制方法可用于指导实际生产的结论.     

S355J2W钢自阻加热弯曲成形回弹控制与质量分析

为研究S355J2W高强钢板自阻加热弯曲成形过程中电流密度对回弹的影响及成形件的质量,设计了自阻加热V形弯曲试验和自阻加热几字形弯曲试验,通过改变自阻加热时加载的电流密度大小对成形后零件的回弹现象进行研究.根据试验结果,选择成形精度最高、回弹现象最小的几字形零件进行质量分析,并将其与室温成形的几字形零件进行对比,从而研究自阻加热弯曲成形工艺的优势.将所选取的两个几字形零件分别划分为9个不同的区域,对不同区域的试件进行显微组织观察与力学性能测试,将单向拉伸试验、冲击落锤试验与显微硬度的测试结果作为评价成形件质量的标准,同时将两个零件在力学性能上的差异与显微组织观察的结果联系起来.结果表明:随着电流密度的增大,S355J2W钢自阻加热弯曲成形过程中的回弹得到改善;相比于室温成形的几字形零件,采用自阻加热弯曲成形工艺可以很大程度地改善回弹现象;并且自阻加热成形件的组织更加均匀,其力学性能指标,如抗拉强度,延伸率,冲击韧性和显微硬度也有所提高.     

超高强度防撞梁热冲压成形工艺优化

对超高强度防撞梁的热冲压成形过程进行了模拟分析,揭示了热成形过程不同阶段板料温度、厚度、微观组织和性能的变化规律,以及初始成形温度、冲压速度和压边力等工艺参数对超高强钢热成形的影响规律,优化了防撞梁热成形工艺参数,并通过试验进行了验证。结果表明:热冲压成形过程中,板料厚度变化主要发生在高速冲压阶段,微观组织及性能变化主要发生在淬火阶段,热冲压成形件卸载后的回弹量很小;初始成形温度对板料厚度变化影响显著,初始成形温度较低时板料成形性较差;冲压速度过大或过小均易导致板料减薄严重;添加压料板会大幅降低板料流动性,易导致拉裂;对本文构件而言,最佳工艺参数是:初始成形温度为800℃、冲压速度为100mm/s,不设置压料板。     

薄板成形模拟中切边回弹算法

为实现薄板成形切边回弹有限元数值模拟,基于冲压成形性分析软件KMAS平台,建立了切边回弹算法。该算法首先采用切边单元自适应模板实现了切边区域网格重构,然后以形函数插值的方式实现了新旧网格变形场量的映射,最后建立简化的线弹性卸载模型,基于静态隐式算法,预测切边回弹的影响。对于NUMISHEET2005提供的国际标准测试零件(某汽车底板横梁拉延件)的切边回弹数值模拟,结果与实验结果基本一致,验证了算法的有效性。     

基于变压边力的汽车翼子板冷冲压成形模拟分析

针对汽车零件冷冲压成形过程中易出现的起皱、回弹以及拉延不足等质量问题,以某品牌汽车的翼子板为例对其进行了变压边力成形分析.首先,以零件成形极限为评价目标,通过分析整体恒压边力成形确定零件的临界压边力值; 其次,利用整体变压边力成形方法分析9种常用变压边力加载形式的优劣,以此确定最佳的变压边力加载形式; 最后,根据拉延后板料的应变分布给出分区变压边力成形的方法,并对汽车翼子板进行分区变压边力仿真成形分析.仿真分析表明:整体变压边力成形方法能够有效降低零件的最大减薄率、最大增厚率和最大回弹量以及改善零件的成形极限; 分区变压边力成形方法不仅能够有效提升零件的成形极限,而且还可减少最大减薄率和有效控制回弹量.该研究结果可为选取汽车零件的冲压成形工艺提供参考.     

基于方形压头的船体外板分段成形设计研究

以船体曲面外板三维曲面件为研究对象,针对方形压头对大型板材数值模拟进行研究,将多点成形和分段成形法相结合,当板材尺寸大于模具大小时,对板材进行分区域成形,实现小模具对大型板材的分段成形。对比模具冲压的距离、重叠区的大小对分段成形回弹后曲率半径的影响,结果表明合理的冲压距离和重叠区的大小可以提高成形效率。分析板材分段冲压回弹后的曲率半径,计入回弹的影响,并通过神经网络进行回弹预测,计算模具回弹补偿量,使用回弹补偿后的模具再次冲压成形,对比板材最终成形的曲率半径和目标曲率半径,误差仅为6.3%,且曲面光顺,证明该方法的有效性,为大尺寸板材多压头分段快速成形提供理论基础。     

板料冲压胀形过程有限元模拟与弯曲效应

采用厚曲壳大变形有限元方法，研究具有重要工业应用意义的方盒形件冲压胀形过程中的力学行为，并与实验结果进行比较，进而考察板材在冲压成形过程中弯曲效应的影响以及正确选择单元模式的必要性。     

基于冲压CAE软件KMAS的板料冲压成形回弹预示及控制、补偿技术

在自主开发的商品化冲压成形CAE软件KMAS(King-meshAnalysisSystem)平台下,以NUMISHEET2002提出的Benchmark为研究对象,研究了高强钢在弯曲过程中回弹缺陷的产生机理,验证了基于KMAS计算的回弹预示精度。提出了基于KMAS的回弹控制、模具补偿的CAD/CAE/CAM实施流程,并针对典型弯曲结构给出了补偿措施。应用KMAS对某货车纵梁模具进行了改进设计,使用改进后的模具成形出的工件回弹量比原方案降低87%,证明了应用KMAS建立的模具补偿方法的有效性。     

东北大学开发超高强韧钢使汽车“减重”10%

正东北大学的研究人员研发出一种抗拉强度超过2GPa的热冲压成形超高强韧钢,目前已经实现了规模工业化量产,并成功应用于北汽新能源纯电动两座车型"LITE",实现车身减重10%~15%。相比传统热冲压成形高强钢,该超高强韧钢的性能可提高20%以上,比各大钢铁公司开发的1.8GPa级热冲压高强钢性能提高9%以上,提升了汽车钢板的抗冲击性能和轻量化水平。     

刚体位移的补充方法及对壳单元有限元解的影响分析

精度和收敛问题是有限元分析研究的重点和热点,而刚体位移对壳单元有限元解的精度和收敛性有着显著影响,但学者对位移对壳单元有限元解的精度和收敛性的影响作用有不同的观点,本文给出了在等参壳单元有限元分析中补充刚体位移的又一方法,并通过算例分析说明了刚体位移对壳单元解收敛性和精度的影响.结果表明刚体位移对壳单元解的收敛性影响明显,不容忽视.     

基于多工序回弹补偿的大型汽车覆盖件成形优化

针对某品牌SUV汽车大型覆盖件成形过程存在的易起皱、破裂和回弹等质量问题,进行了工艺参数多目标优化和回弹补偿优化.首先,以最大增厚率和最大减薄率为评价目标,利用正交试验和Design - Expert软件对压边力、模具间隙、冲压速度和摩擦系数进行多目标优化,并确定最优工艺参数组合; 其次,以最大回弹量为评价目标,利用多工序补偿法对拉延模和修边冲孔模进行回弹补偿,并对最优冲压工艺参数组合和回弹补偿面进行仿真分析和试模实验.研究表明:优化后的成形工艺参数能够防止零件破裂,减少起皱以及降低最大增厚率和最大减薄率; 多工序回弹补偿能够有效控制回弹量,减少整形工序.本文的优化方案可为提高大型汽车覆盖件的成形质量和节约成本提供参考.     

单斜杆偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的滞回性能分析

采用曲壳单元和梁单元相结合的非线性有限元分析模型，自编计算程序，分析了单斜杆偏心支撑钢框架在循环荷载作用下滞回的性能，提出了相应的抗震设计对策和建议。     

板料冲压回弹及控制

回弹是板材冲压成形过程中不可避免的加工现象,直接影响到冲压件的尺寸精度和零件最终形状。本文在对板料冲压回弹现象及原理分析的基础上,系统地归纳了板料回弹的各种方法,并从补偿法、热处理法、校正法、过度弯曲法、加热弯曲件法等方面提出了减小和消除回弹的措施。     

激光拼焊板车门内板的回弹模拟

为了研究拼焊板在成形过程中存在的回弹问题,提高零件的成形质量,对某轿车激光拼焊板车门内板进行了冲压成形及回弹的研究,预测了在成形过程中可能出现的缺陷,通过设置拉深筋和调整压边力进行了工艺优化。在成形效果满意的情况下,对车门内板进行回弹分析,再根据回弹结果对模具进行整体回弹补偿,运用补偿后的模具重新进行成形和回弹的数值模拟,研究结果表明:通过补偿,横向厚板最大位移由原来的14.439 mm减小到0.493 mm;横向薄板最大位移由原来的7.237 mm减小到3.941 mm;纵向有法兰侧最大位移由4.360 mm减小到2.199 mm;纵向没有法兰侧最大位移由3.490 mm减小到1.132 mm,由此可知,经过模具型面补偿成形的零件回弹后与标准零件型面更加接近,运用这种方法能有效地减少回弹对零件装配精度的影响,得到高质量的车门内板覆盖件。     

采用高分子薄膜润滑的防撞梁成形分析

从防撞梁几何和成形特点分析入手,采用有限元分析方法对高强钢的车门防撞梁进行了冷冲压拉深成形研究。分析了高分子薄膜润滑剂对车门防撞梁拉深成形时的成形破裂的影响,并进一步探讨了薄膜润滑拉伸工艺。结果表明:高分子薄膜对于板料拉深极限的提高有一定效果;坯料与凹模间摩擦因数对高强钢成形影响较大;高分子薄膜塑性变形区与高强钢防撞梁的主要变形区一致,且整个变形过程无润滑失效。     

某车型桥壳结构性能分析及轻量化方案设计

为了在不降低安全性能的基础上完成轻量化指标,采用有限元仿真技术对某车型桥壳结构性能进行分析,包括模态分析、强度分析,并根据桥壳结构应力随材料厚度、强度的变化规律提出该桥壳轻量化选材方案,即选材由原来的5.0 mm-SAPH440优化为4.0 mm-P590QK,此时桥壳的疲劳强度后备系数指标及刚度指标均满足标准要求,静强度后备系数略低于标准要求,但由于材料实物强度均高于理论计算时采用的最低值,故其静强度后备系数能够满足实际要求.现场冲压试验及台架性能检测结果表明,4.0 mm-P590QK桥壳成形性及结构疲劳、刚度、强度等性能均达到了设计要求.本方案使桥壳零件减重20%,达到了轻量化指标.     

铝合金板材蠕变时效成形过程有限元分析

采用试验和有限元分析的方法对7075铝合金板材蠕变性能进行分析,比较7075铝合金带加强筋整体壁板与平板成形后回弹量的大小,得出加强筋结构对蠕变时效过程中材料的蠕变性能有影响,即带加强筋整体壁板成形后零件的回弹率低于平板结构板材.     

悬臂梁不同单元类型计算误差分析

为了研究悬臂梁用不同单元类型计算应力结果与真实测量值的误差和该误差产生的影响因素。首先,用ABAQUS有限元软件对悬臂梁结构进行壳单元建模和实体单元建模,分别计算出Mises应力值,再用经典材料力学方法计算出相同情况下悬臂梁Mises应力值,然后用电阻应变测试法计算出悬臂梁的真实应力值,计算出各种应力计算方法相对于真实测量值的误差。最后,分别计算不同厚度悬臂梁,用壳单元和实体单元分别计算出的Mises应力值,将实体单元计算应力值代替真实测量应力值,得到壳单元计算结果相对于实体单元计算结果的相对误差。研究结果表明,悬臂梁用实体单元计算出的Mises应力值相对于壳单元更加接近于真实测量值。随着悬臂梁厚度的增加,壳单元计算结果的精度越来越小。对于同一厚度的悬臂梁,不同位置处壳单元计算应力值对于真实值的相对误差近似为一常数。