数字图像相关法的板料成形极限研究与应用

为了克服现有板料成形极限测定方法的不足,采用XJTUDIC三维数字散斑应变测量系统,实现了一种基于数字图像相关法的板料成形极限测定新方法。首先,将测量系统架构在杯突试验机上,记录从试验过程初始到破裂的一系列图像,实现应变在线、全场测定。然后,通过对破裂前的最后一张图像进行截线,拟合数据,对颈缩区域插值得到极限应变,从而绘制成形极限曲线图。最后,通过对SPCC36型号碳钢材料板料件成形极限的测量,验证了本文方法的可行性和有效性。     

数字图像相关法的板料成形极限研究与应用

为了克服现有板料成形极限测定方法的不足,采用XJTUDIC三维数字散斑应变测量系统,实现了一种基于数字图像相关法的板料成形极限测定新方法.首先,将测量系统架构在杯突试验机上,记录从试验过程初始到破裂的一系列图像,实现应变在线、全场测定.然后,通过对破裂前的最后一张图像进行截线,拟合数据,对颈缩区域插值得到极限应变,从而绘制成形极限曲线图.最后,通过对SPCC36型号碳钢材料板料件成形极限的测量,验证了本文方法的可行性和有效性.     

基于DIC技术的5083铝合金成形极限研究

5083铝合金板材的成形极限测定不仅精确度低而且实验过程复杂、成本较高,为了更加准确地得出5083铝合金材料的成形极限并降低结果成本,利用数字图像相关法技术和Nakajima实验对5083铝合金的成形极限进行研究。将5083铝合金材料做成不同尺寸的板材以改变其受力状态,并模拟材料实际所受的单向拉伸、平面应变和等双拉3种受力状态。利用应变率准则对5083铝合金材料的实验数据进行处理,得到实验条件下的5083铝合金的成形极限曲线。为方便快捷地预测出5083铝合金材料的成形极限,建立了5083铝合金成形极限的数学模型,将模型预测结果与实验结果具有很高的重合度,为预测5083铝合金的成形极限提供了较好的依据。     

板料成形极限的理论预测与数值模拟研究

本文针对目前板料成形极限的实验、理论计算和数值模拟方法以及成形极限应力图的研究进展 ,进行了综述与分析 ,提出了通过数值模拟方法预测板料成形极限所存在的一些问题。认为找到一种能够尽量减少对外部条件的依赖 ,从而更本质地反映材料性能的方法。     

基于Lemaitre韧性断裂准则的1060铝板成形极限研究

针对成形极限曲线的测定需建立在大量实验基础上,耗时耗材,且需要特定的成形实验机才能完成的不足,采用韧性断裂准则与数值模拟相结合来预测。建立测定成形极限曲线的有限元分析模型,对不同尺寸1060铝板试样成形过程进行数值模拟与分析,并采用Lemaitre韧性断裂准则作为板料破裂与否的判据,找出破裂极限应变值,拟合成形极限曲线;为验证提出方法的正确性,采用实验方法制作1060铝板成形极限曲线,并将其与模拟得到的曲线进行对比,两曲线走向基本一致,有较好的吻合度,表明该方法能够应用于成形极限曲线的预测。     

板材液压成形实验研究

分析了液压胀形变形特点及成形机理,对板材液压成形进行了实验研究,分析了坯料厚度变化规律,确定了提高材料胀形成形极限的具体措施。     

管材自由胀形时极限载荷及成形极限的确定

基于轮廓形状为余弦曲线及轮廓上任一质点的运动轨迹与轮廓正交的假设及材料各向异性理论,建立直观的数学模型,并借助数值计算方法,快速、准确地确定薄壁管材无模约束自由液压胀形的成形载荷及成形极限。通过对不锈钢及低碳钢薄壁管的液压胀形实验来验证理论模型及计算结果的正确性,并分析及比较胀形中的成形载荷变化规律、管材壁厚及轮廓形状的变化规律。研究结果表明,自由胀形长度l0对于极限载荷pb值的大小有较大的影响,但对极限胀形系数Kmax影响较小;基于该模型计算的极限载荷(破坏时的液压力)及成形极限更加接近实际,可用于管材液压胀形的生产中。     

高应变率成形极限图测试与仿真研究进展

高应变率成形是一种在极短时间内释放高能量而使金属变形的成形方法,研究表明高应变率能显著提高多种金属材料的成形极限能力。通过高速杯突实验绘制成形极限曲线,可反映金属在高应变率下的成形能力,从而指导冲压设计。文中介绍了目前常用的几种高速杯突实验设备,包含气压、液压和电磁等驱动方式,并对高应变率下的成形极限图进行了分析和总结,文中还介绍了高速杯突成形目前常用模拟仿真方法,最后对高应变率成形极限图测试研究进行了展望。     

镁合金板材电磁成形的成形极限研究

对镁合金板材进行杯突实验和电磁成形实验,通过板材极限应变的测量和读取,绘制出镁合电磁成形的成形极限图。结果表明,电磁成形提高了镁合金成形极限。     

电磁力体积力效应对AA5052板材动态成形性的影响

为揭示板材磁脉冲成形的增塑机制,通过设计有/无驱动片作用下的磁脉冲成形工艺方案,对比体积力和面力加载条件下的AA5052板材的平面应变成形极限问题,研究了电磁力体积力效应对材料动态成形性的影响。结果表明,板坯磁脉冲动态成形时,脉冲电磁力体积力的作用形式有助于分散变形,提高板坯的整体塑性水平。随着变形速率的增加,体积力的作用效果更加显著,板坯极限变形能力提高。     

电磁成形技术发展简介

电磁成形技术是一种新型的高能率金属塑性加工技术，它以物理学中的电磁感应定律为理论基础；以电磁成形机为技术实施的物质条件；以独特的加工工艺为技术实施提供方法指导。本文从以上3个方面进行了简明扼要的叙述，以展现人们认识和应用电磁成形技术的历程。     

Electromagnetic forming—A review

Electromagnetic forming is an impulse or high-speed forming technology using pulsed magnetic field to apply Lorentz’ forces to workpieces preferably made of a highly electrically conductive material without mechanical contact and without a working medium. Thus hollow profiles can be compressed or expanded and flat or three-dimensionally preformed sheet metal can be shaped and joined as well as cutting operations can be performed. Due to extremely high velocities and strain rates in comparison to conventional quasistatic processes, forming limits can be extended for several materials. In this article, the state of the art of electromagnetic forming is reviewed considering:

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basic research work regarding the process principle, significant parameters on the acting loads, the resulting workpiece deformation, and their interactions, and the energy transfer during the process;

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application-oriented research work and applications in the field of forming, joining, cutting, and process combinations including electromagnetic forming incorporated into conventional forming technologies.

Moreover, research on the material behavior at the process specific high strain rates and on the equipment applied for electromagnetic forming is regarded. On the basis of this survey it is described why electromagnetic forming has not been widely initiated in industrial manufacturing processes up to now. Fields and topics where further research is required are identified and prospects for future industrial implementation of the process are given.     

焊接快速成形技术的研究现状与发展趋势

在分析焊接快速成形技术研究发展现状的基础上,指出了焊接快速成形技术发展中存在的相关问题,提出了未来焊接快速成形技术研究的重点应集中在提高成形效率和成形精度方面.开发柔性高、可靠性好、具备闭环控制功能的成形系统,研究成形性好、系列化和专业化的成形材料,实现焊接沉积与数控加工的有效集成,是未来焊接快速成形技术研究发展的趋势.     

板料数控渐进成形中变形力的研究

研究了板料数控渐进成形变形力的2种计算方法：按照纯剪切变形的方式计算变形力;按照剪切和弯曲综合变形的方式计算变形力。同时,通过实验测量出渐进成形的实际变形力。通过比较,实验测定的变形力与假定剪切弯曲变形计算的变形力相近,可以认为渐进成形是一种剪切弯曲变形。     

基于数控渐进成形技术的方形盒成形工艺

介绍了金属板料数控渐进成形工艺的成形原理、变形分析以及直壁方形盒成形的工艺规划、实验和主要工艺参数的影响。由于成形工具球头的半径远远小于板料的外形尺寸,所以板料每次产生的变形仅仅发生在成形工具球头的周围,成形工具使板料产生变薄拉深变形,导致板料厚度减薄,表面积增大,靠逐次的变形累积产生整体的变形。影响直壁方形盒成形的主要参数是成形半顶角θ和圆角半径R。根据正弦定律,通过数控渐进成形工艺,直壁方形盒不能一次成形,必须通过多次成形。因此,为了加工直壁方形盒,设计了平行线型工具路径方法,并且进行了实验和分析。     

电磁成形技术在薄板成形中应用的研究进展

电磁成形技术是一种高能、高效成形技术,目前已在工业生产中获得广泛应用,是近年来一种新兴的板材塑性加工方法.本文从理论、试验和有限元仿真3个方面介绍了国内外电磁成形技术运用于薄板成形领域的最新成果,主要阐述了管件缩径成形和胀形成形、平板成形以及薄板校形方面的研究进展,讨论了在应用研究中存在的问题和进一步发展方向.     

直壁矩形盒渐进成形技术

介绍了金属板料数控渐进成形的原理、板料变形过程及直壁矩形盒成形的工艺规划。根据正弦定律,直壁矩形盒采用数控渐进成形工艺不能一次成形。经设计平行线形工具路径方法,并进行试验和分析,得出影响直壁矩形盒成形的主要参数是成形半锥角。     

面向数控渐进成形鼓包问题的成形轨迹生成与规划

针对数控渐进成形中鼓包的问题,提出了基于STL(Sterolithography)模型的等高线轮廓扫描、等高线轮廓与底面扫描、各等高层由外向内全扫描和各等高层由内向外全扫描4种挤压工具扫描运动轨迹类型,并给出了基于STL模型顶点偏置算法和多边形边偏置算法的各类型挤压运动轨迹生成方法;同时,采用有限元分析软件对这4种扫描运动轨迹的数控渐进成形效果进行了数字模拟仿真分析。研究结果表明,采用各等高层由内向外全扫描的轨迹进行数控渐进成形时不发生鼓包现象,并且能够减少制件的整体厚度差。     

A review of spinning, shear forming and flow forming processes

In the last two decades or so, spinning and flow forming have gradually matured as metal forming processes for the production of engineering components in small to medium batch quantities. Combined spinning and flow forming techniques are being utilised increasingly due to the great flexibility provided for producing complicated parts nearer to net shape, enabling customers to optimise designs and reduce weight and cost, all of which are vital, especially in automotive industries.In this paper, process details of spinning and flow forming are introduced. The state of the art is described and developments in terms of research and industrial applications are reviewed. Also, the direction of research and development for future industrial applications are indicated.     

成形轨迹对数控渐进成形质量的影响

为了研究数控渐进成形过程中不同的成形轨迹对成形质量的影响,在给出下压点集中的等高线轨迹、下压点分散的等高线轨迹、等螺距螺旋线轨迹和不等螺距螺旋线轨迹这4种成形轨迹的生成方法的基础上,采用ANSYS/LS-DYNA软件,对基于这4种成形轨迹的数控渐进成形过程进行数值模拟,并根据数值模拟结果,对比分析了基于这4种成形轨迹的成形厚度、等效应变、单元位置偏移和轮廓尺寸精度。研究结果表明:下压点集中的等高线轨迹对应的数值模拟模型与理论模型在Z方向的平均偏差最小,下压点分散的等高线轨迹对应的数值模拟模型在XOZ截面处单元位置偏移幅度最小,不等螺距螺旋线轨迹对应的数值模拟模型表面质量最好,整体减薄幅度最小。