铝合金板材热塑性变形行为研究

为了研究铝合金板材的热塑性变形行为,进行了热态胀形试验,获取了不同温度及压力率下的胀形压力-高度曲线,分析了压力率对胀形高度的影响规律.基于同一压力率、不同温度下胀形压力与等效应变之间的关系,提出胀形压力关于等效应变及压力率的拟合方程,同时获得压力率和应变率之间的函数关系.试验结果表明,板材充液热成形工艺过程中,压力率对金属材料的变形行为影响显著,同时压力率能够表征材料成形过程中的变形快慢.     

AZ80镁合金板材快速气压胀形工艺研究

快速气压胀形是一种源自超塑性气压胀形的新成形技术,为获得AZ80镁合金板材的快速气压胀形成形性能,以挤压-冷轧加工的AZ80镁合金板材为研究对象,采用半球件自由胀形实验研究了1.0 mm厚板材在250~400℃和0.4~1.6 MPa下的快速气压胀形能力,分析了半球件和盒形件的壁厚分布规律,并对快速气压胀形过程的断裂模式进行了研究.研究结果表明,AZ80镁合金板材在350℃下具有良好的快速气压胀形能力,在350℃、0.8 MPa下的胀形高度可达38 mm,高径比达到0.95,并得到胀破高度、胀形高度与胀形时间之间的关系.在此基础上,进行了1.2 mm厚板材的盒形件快速气压胀形实验,得到高20 mm的轮廓清晰、表面质量良好的胀形件.     

金属板材成形的静力隐式有限元分析与程序设计

阐述了用于板材成形过程静力隐式数值模拟的弹塑性大变形有限元方法,基于给出的方法编制了板材成形过程数值模拟软件,并对矩形板的液压胀形进行了有限元分析,计算结果与典型的实验结果吻合很好.对球形模具拉伸成形过程进行了数值模拟,给出了计算结果.     

刚塑性有限元法求解护环的液压胀形问题

本文用刚塑性有限元法分析了护环的液压胀形问题。研究了对于外载荷作用边界上位移速度不能给定问题如何求解的方法。计算出了胀形全过程中护环的应力、应变分布,外形尺寸和载荷的变化,以及最佳工具参数。计算结果和实验符合较好。     

面内异性材料的应力和应变状态分析

迄今有关材料应力和应变状态的分析多限于面内同性材料。然而,绝大多数板树为面内异性,因此对所有板材的塑性变形问题一味在面内同性之条件下研究未免就有不妥之处。本文在面内异性的前提下,对板料的应力和应变状态进行了分析,并且初步探讨了用液压胀形试验求得应力应变曲线的一些问题。     

材料参数及静水压力对超塑性胀形影响的数值模拟

本文将含有变形损伤的本构关系引入刚粘塑性有限元程序,用于超塑性胀形的数值分析,讨论了应变速率敏感性,孔洞长大及静水压对极限成形应变的影响,并与文献发表的实验结果进行了比较。     

超塑性充模胀形的有限元模拟

以跟踪最大应变速率单元并使之维持最佳应变速率的方法确定超塑性充模胀形的最佳加压规范；用大变形刚粘塑性有限元法模拟了恒压和最佳加压规范下的超塑性充模胀形过程，并对比二者的结果，同时分析了ｍ值对胀形的影响。     

大型弯头液压成形的理论分析与实验研究

针对现有弯头制造中存在的问题 ,提出了用环壳液压胀形工艺制造弯头的方法 ,分析了环壳的应力特点 ,并给出了其最后的成形压力 .通过实验研究了环壳胀形过程中位移、应变的变化规律及成形后壳体的几何尺寸 ,并对其成形过程中的起皱进行了分析 .研究表明用液压液压胀形工艺制作弯头是可行的 .     

航空用GH625镍基高温合金带材的成形极限研究

目的 通过理论预测及胀形实验建立GH625高温合金的成形极限曲线,并结合仿真手段揭示其成形性能.方法 首先,通过基本力学性能测试获取不同方向下GH625材料的基本力学参数;然后,基于颈缩理论和M-K理论模型预测GH625材料的成形极限曲线;其次,通过胀形实验建立相应的成形极限图,并与理论结果进行对比;最后,结合有限元方法进一步研究GH625材料的成形特性.结果 准确获得了GH625高温合金的塑性应变比r值、应变硬化指数n值等参数;通过理论模型及胀形实验分别获得了相应的成形极限曲线,基于颈缩理论的集中性失稳预测结果与实验结果吻合较好;建立了可靠的有限元模型,进一步分析了摩擦因数及球头直径对GH625材料成形性能的影响规律.结论 建立了准确的GH625材料成形极限曲线的理论预测模型,并通过半球胀形实验验证了理论结果的可靠性,数值仿真结果发现,较小的摩擦因数或者冲头直径有利于改善GH625材料在胀形实验中的失效位置.     

不锈钢外板对 2219 铝合金拼焊板胀形性能的影响

目的现有2219铝合金板材宽度不能满足大型复杂曲面件整体流体高压成形需要,仍需采用焊接方法制备成形坯料,焊缝的存在导致铝合金拼焊板整体性能不均匀,影响成形性能及壁厚分布。方法提出2219铝合金拼焊板的双层板流体高压成形方法,采用1.8 mm厚铝合金拼焊板作为内层板,1mm厚不锈钢板作为外层板,进行双层板胀形实验研究。对比分析了单层板与双层板条件下2219铝合金拼焊板的成形极限、应变及壁厚分布。结果外层板的存在能够使板材的极限成形高度和极限应变增加,同时使壁厚分布更加均匀。结论双层板之间存在界面摩擦,可以提高内层拼焊板的成形极限、改善壁厚分布。     

A hybrid method for detecting the onset of local necking by monitoring the bulge forming load

Strain-based Forming Limit Diagrams (FLD), which are typically obtained under linear or quasi-linear loading conditions, describe the limiting strains in terms of the major and minor in-plane strains before the onset of necking or the final failure (FFD). These strains can be detected by analysing the strain field in the vicinity of necking or cracking defects. It has generally been agreed that the loading versus time signal is not suitable for detecting necking processes. A novel hybrid method of detecting the onset of necking based on the experimental and simulated bulging load is presented in this paper. This method consists mainly in comparing the experimental forming load, i.e., a load showing plastic instability, with the numerical predictions obtained by performing finite element simulation. The simulation of the bulging process does not include any damage or failure criteria. A homogeneous forming load can therefore be simulated without requiring any information about the localization. This method was applied to detecting the onset of local necking in circular and elliptic quasistatic bulge tests on sheet material, with a diameter of 200 mm. Two materials were tested, a 0.8 mm thick DP450 Dual Phase steel sheet and a 1 mm thick AA6016-T4 aluminium sheet. The onset of necking observed with our method was compared with the results obtained by performing Hogström’s analysis based on the measured strain field over time and similar necking strains were obtained. Beside, the Bressian Williams Hill (BWH) shear criterion was identified for each test from experimental results. A slight scattering of the shear stress values was observed.     

VPF粘性介质粘弹性本构关系研究

为研究粘性介质的力学性能对板材变形的影响,通过剪切蠕变-回复和松弛试验分析了甲基乙烯基粘性介质的流变性能.实验结果表明粘性介质可以简化为线性粘弹性材料.建立了粘性介质的积分型粘弹性本构方程,并结合剪切蠕变-回复过程的有限元分析确定了方程中的材料参数.利用该本构方程对粘性介质压力胀形过程进行了有限元分析,模拟结果与试验结果对比表明,所建立的本构方程可以较好的预测板材的变形过程.     

扶梯上侧板横撑液力成形仿真研究

目的 缩短上侧板横撑胀形件的开发周期,降低开发成本。方法 采用理论研究与仿真分析相结合的方法对胀形管件的壁厚分布及加载路径进行研究。首先,借助ABAQUS有限元软件,对简单管件两次液压成形过程进行仿真模拟,通过对比仿真结果与实验结果,验证仿真建模的正确性。其次,基于有限元软件对横撑管件液力成形、退火等过程进行仿真分析。最后,通过分析、总结获取合理的加载路径。结果 通过理论计算得到了预胀形所需的内压力值,为横撑管件预胀形仿真分析提供了参考。在预胀形阶段,当内压力<65 MPa时,由于内压力不足,管件无法成功胀形,当内压力>65 MPa时,管件中间胀形区域存在应力集中现象,不利于后续管件胀形,所以预胀形阶段的合理加载路径为常压65 MPa。在终胀形阶段,常压加载路径下的胀形结果不理想,而在多线性加载路径4下退火件及未退火件都能获得理想的胀形结果,因此,多线性加载路径4为终胀形的合理加载路径。结论 相较于常压加载,终胀形阶段采用多线性高压加载,管件成形效果更好;终胀形前进行退火处理,可以降低胀形管件的残余应力,壁厚分布也更加均匀。     

A Methodology for the Design of Effective Cooling System in Injection Moulding

In this work, the forming behaviour of a commercial sheet of AZ31B magnesium alloy at elevated temperatures is investigated and reported. The experimental activity is performed in two phases. The first phase consists in free bulging test and the second one in analysing the ability of the sheet in filling a closed die. Different pressure and temperature levels are applied. In free bulging tests, the specimen dome height is used as characterizing parameter; in the same test, the strain rate sensitivity index is calculated using an analytical approach. Thus, appropriate forming parameters, such as temperature and pressure, are individuated and used for subsequent forming tests. In the second phase, forming tests in closed die with a prismatic shape cavity are performed. The influence of relevant process parameters concerning forming results in terms of cavity filling, fillet radii on the final specimen profile are analysed. Closed die forming tests put in evidence how the examined commercial magnesium sheet can successfully be formed in complicated geometries if process parameters are adequately chosen.     

A finite element analysis of general deformation of sheet metals

A polynomial shape function of triangular elements for finite element analysis of general deformation of sheet metals with or without orthotropic anisotropy is proposed. And general formulation for large deformation and large strain analysis with non-linearity of material property, say plasticity, is given. Some numerical examples are examined with respect to hydraulic bulging.     

短切碳纤维/乙烯基酯树脂片状模塑料拉伸性能的有限元模拟

采用Python语言对ABAQUS软件进行二次开发,生成了短切碳纤维在乙烯基酯树脂中随机分布的二维平面应变模型,建立代表性体积单元（RVE）,通过Hypermesh对模型进行网格划分,为保证RVE应力场的均匀协调性,在周期性边界条件下,对短切碳纤维/乙烯基树脂进行拉伸性能数值模拟计算分析,并结合实验研究了短切碳纤维长度对片状模塑料拉伸性能的影响。结果验证了对短切碳纤维/乙烯基树脂片状模塑料拉伸模量随纤维长度的增大出现先增大后变缓的趋势,表明利用Python-ABAQUS建立二维平面应变RVE模型的合理性。本研究为短切碳纤维/乙烯基树脂片状模塑料在汽车轻量化行业的应用提供了理论及实验依据。      

An elasto‐plastic analysis of hydrostatic bulging of a circular sheet

Abstract

An incremental finite element method for large elasto‐plastic deformation of metal has been developed. The method takes account of mixed boundary data using the updated Lagrangian formulation variational procedure. The code developed is applicable to the process of hydrostatic bulging of a circular sheet clamped at its periphery. The computation algorithm is based on a convenient explicit form of the hydrostatic pressure load correction stiffness matrix for isoparametric elements. Computer programs are able to determine stress, strain, residual stress, surface profile and spring back. Most predictions agree favorably with experimental results.     

基于随动支撑的板料渐进成形数值模拟

目的 提出了基于随动支撑的板料渐进成形方法,研究基于随动支撑的渐进成形在刀具与随动板之间距离不同时成形精度、厚度、轴向力、等效应变和等效应力的变化情况。方法 通过对厚度为1 mm的6061铝合金板料分别进行普通渐进成形数值模拟、刀具与随动支撑板距离为1 mm和0.8 mm的随动支撑渐进成形数值模拟,分析了板料在成形过程中成形精度、厚度、轴向力和等效应变的变化情况,并将普通渐进成形数值模拟的结果与刀具和随动支撑板距离为1 mm和0.8 mm的基于随动支撑渐进成形数值模拟结果进行对比分析。结果 与普通渐进成形相比,随动支撑渐进成形能够提升成形精度,但当刀具与随动板之间的距离较小时,成形精度较差;随动支撑渐进成形板料侧壁厚度更薄,轴向力的数值及波动范围都更大,且随着刀具与随动支撑板之间距离的减小而增大。此外,当刀具与随动支撑板之间的距离为0.8 mm时,随动支撑渐进成形板料的等效应变会明显增大。结论 基于随动支撑的板料渐进成形在一定程度上可以提高板料成形精度。     

粘着应力拉伸过程数值模拟及粘着应力模型

为了精确计算粘性介质压力成形过程中粘性介质/板材界面粘性附着作用,分析了压力、剪切速率、温度等因素对粘着应力的影响,提出了粘着应力计算模型.将提出的粘着应力模型引入有限元分析软件中,对粘着应力拉伸过程进行了数值模拟,并将计算结果与试验结果进行对比,验证提出模型的可靠性.结果表明:采用建立的模型预测的试样伸长量及应变分布与实验测量结果具有较好的一致性.说明建立的粘着应力模型可以准确反映板材/粘性介质界面粘着应力大小,为精确模拟粘性介质压力成形过程提供了模型.