QP980钢后纵梁冲压工艺优化

针对某车型QP980钢后纵梁零件翻边成形时存在的边部开裂问题,基于Auto Form软件对原工艺方案进行了全工序仿真,并分析开裂原因。提出了解决开裂问题的5项工艺优化方案,并利用Auto Form软件对优化方案进行仿真评估。此外,对增加切角模、改变毛刺朝向、缓解开裂的原理进行了分析。结果表明:零件因边部减薄严重而导致开裂,常规预成形方案对缓解超高强钢边部开裂问题效果有限。解决此类问题的有效方案包含2类:优化产品边界、减少边部区域材料减薄率;改变该区域应变状态,将边部应变状态改为面内应变状态,提高材料抗减薄能力。此外,改变毛刺朝向能在一定程度上缓解零件边部开裂问题。通过对该问题的研究,总结出影响该零件翻边成形时边部开裂问题的主要因素及解决方案,便于指导后续的零件设计及稳定量产。     

QP980钢门槛隔板零件翻边成形边部开裂研究

翻边成形边部开裂包含减薄开裂和起皱开裂两种类型。针对某车型QP980钢门槛隔板零件存在的翻边成形边部开裂问题,对开裂零件样板进行基本力学性能检测、零件开裂部位断面研究;基于Auto Form软件对原工艺方案进行了全流程仿真分析,提出坯料优化方案,并从成形、主次应变状态、减薄等方面对新方案进行了评估;此外,对开裂零件的模具状态和修边质量进行现场优化,并对优化后的坯料方案进行现场零件试冲。结果表明:坯料优化后,起皱开裂区域增厚由18.6%降低至10.4%,起皱现象明显改善;优化模具表面状态能有效改善成形后零件表面拉毛情况,减薄开裂区域的开裂现象消除;采用激光切割获得优化后坯料,成形后零件无肉眼可见的起皱及开裂,此外零件边部质量改善明显。通过研究,总结出影响QP980钢门槛隔板零件翻边成形边部开裂问题的主要因素,便于指导后续零件设计及量产稳定。     

双相钢冲压成形应变路径影响规律研究

设计特征盒形件,使其包含双拉、拉-压、平面应变以及双线性应变路径,反映了覆盖件成形中常见的应变路径状态。通过正交试验方法,分析了工艺参数（压边力、摩擦系数、板厚）对其成形过程中特征区域应变路径影响的显著性,并得出了显著因素对应变路径的影响趋势。初步取得了控制DP600高强钢成形过程中特征区域应变路径的方法,为控制DP高强钢成形质量提供了有力的指导。     

成形纹缺陷影响因素分析及工艺优化

以侧围外板为代表的难成形零件,对零件表面成形质量要求高,成形后用油石打磨表面后存在成形纹缺陷,影响零件寿命以及涂装质量。应变分析后发现缺陷区域应变量安全裕度远大于10%,在此安全裕度下不会出现严重的减薄而导致表面粗糙。由应变云图可以看出,该区域应变状态为平面应变,平面应变状态下材料晶粒之间对变形比较敏感,晶粒间容易出现变形不协调。通过对材料生产中的热轧温度、卷取温度等工艺参数进行优化改进,改进优化后成形件的材料组织得到了细化,成形件打磨后其材料表面较致密,有效解决了材料的成形纹缺陷。     

弧齿锥齿轮冷锻过程的数值模拟研究

弧齿锥齿轮作为重要的传动件,其力学性能要求高.采用有限元软件DEFORM-3D对弧齿锥齿轮冷闭塞锻造过程进行了模拟,获得了弧齿锥齿轮的冷锻应力应变分布规律及成形载荷曲线,并且从理论上对锻件齿面的开裂区域进行了预测.研究结果对提高弧齿锥齿轮冷锻件的成形质量具有重要的指导意义.     

冷轧薄板成形平面应变状态极限减薄率计算方法及应用

针对薄板成形平面应变区域开裂风险高的问题,介绍了极限减薄率的计算方法,同步工程阶段用极限减薄率定量判断平面应变区的成形性,能够准确预测零件的开裂,保证仿真与现场生产零件的一致性,提高试模效率。     

扭力轴花键冷打表面完整性研究

目的 针对扭力轴花键冷打表面完整性规律不明的问题,研究冷打成形后花键表面的几何、力学和组织状态演变,为扭力轴花键抗疲劳制造工艺提供参考.方法 将扭力轴花键冷打成形,检测、表征冷打成形后花键的表面形貌及表面粗糙度、残余应力、表层硬化和表层微观组织状态,基于高应变率下的真实应力应变曲线,对表层等效塑性应变进行分析.结果 花...     

复杂截形高强钢闭口防撞梁成形及回弹研究

针对具有复杂截面结构的零件在其成形过程中回弹量难以控制的问题,采用数值模拟和实验的方法,对具有复杂截形的DP980高强钢闭口防撞梁进行成形及回弹特性研究。通过对比设计角度、成形角度、回弹后工件角度得出了回弹角、过弯角、设计角度误差之间的关系;通过分析成形后的应力、应变分布,得出了开裂风险及起皱区域;通过回弹前后的应力、应变分布对比,得出了回弹发生的主要位置及应力释放的变化规律;通过测量实验防撞梁的成形角度、褶皱凹坑尺寸及中心距,并对比仿真结果,验证了仿真的准确性。研究表明:复杂截形高强钢闭口防撞梁回弹较为严重,回弹角为2. 2°,占成形角的17%;回弹后边缘位置应力释放,残余应力主要集中在弧形区域内部;回弹后内弧面存在起皱现象,褶皱深度为2 mm,褶皱中心距为48 mm,外弧面无拉裂风险;经三坐标测量机测量实际制成的工件成形角度10. 1°与设计角度7. 8°相差2. 3°,回弹较难控制。     

汽车行李箱钣金滑移线和开裂形成机理及控制措施研究

汽车行李箱外板由于拉伸成形深度大,对模具状态、材料性能要求高,在生产调试过程中频发滑移线和开裂问题,造成高额的成本浪费,无法满足大批量生产。论述了行李箱外板滑移线和开裂的形成机理,针对现场调试总结出使用流入量成形裕度寻求滑移线和开裂的平衡区域,并提出控制方法,减少材料报废,满足自动化大批量生产要求。     

薄壁内外齿形件旋压成形机理

针对内外齿形件在旋压成形时容易出现齿形角不对称、齿侧壁厚分布不均及齿顶圆角填充不饱满的问题,采用数值模拟与成形试验相结合的方法,对薄壁内外齿形件旋压成形时的应力与应变分布、材料变形特点以及材料流动情况进行了研究;通过总结应力、应变分布规律及材料变形规律,揭示了其成形机理。结果表明:薄壁内外齿形件旋压成形过程是剪切变形与挤压的复合成形;成形过程中接触区域均处于三向应力状态;内外齿稳定成形区域处于平面应变状态,口部裙边与底部飞边为压缩类应变状态;因内外齿形的形状特点,旋压成形时材料变形具有周期性、不均匀性和不对称性的特点;材料整体流动与旋轮啮合方向一致。     

铝合金薄板焊件纵向塑性应变场的数值模拟

利用弹塑性有限元分析软件对普通焊件的纵向塑性应变场进行了模拟.结果表明,对于尺寸为200 mm×100 mm ×2 mm的2A12T4铝合金薄板填丝对接焊件,其焊缝部位只存在纵向拉伸塑性应变;在靠近焊缝的区域,既存在纵向压缩塑性应变,也存在纵向拉伸塑性应变;在焊缝长度方向纵向残余塑性应变的分布不均匀,在靠近起弧端和收弧端的区域呈现复杂的分布特征.焊接过程中温度场的变化和热源旁侧金属受力状况的不同是近缝区金属纵向塑性应变不均匀分布的原因.     

Out-of-Plane Constraint Effect on the Fracture Toughness of Single Edge Notch Tension SpecimensEI北大核心CSCD

The crack-tip stress and strain fields of single edge notch tension (SENT) specimen are similar to those of the full-scale pipe containing surface cracks under longitudinal tension and/or internal pressure. It is well known that material's fracture toughness is not constant, and the specimen size has a significant influence on fracture toughness. It is thus essential to consider the transferability from fracture specimens in laboratory testing to practical structures, i.e., size effects or constraint effects. However, the specimen dimensions for SENT specimens recommended by current design procedures have not validated the out-of-plane constraint effect on the fracture toughness. In this work, the effect of specimen thickness on the crack tip opening displacement (CTOD) of SENT specimen was investigated using an API X90 grade steel. Full-field deformation measurement by digital image correlation (DIC) technique and stretching zone width (SZW) examination were performed to analyze the size effects on fracture toughness. The results show that the critical crack initiation toughness is highly sensitive to specimen thickness, and decreases significantly as specimen thickness increases until the thickness-to-width ratio (B/W) equals to 4, beyond which the effect of specimen thickness becomes relatively weak. As the specimen thickness increases, the maximum longitudinal strain and stretching zone width decrease sharply, and the location of high-strain zones changes significantly; when B/W >= 3, strain is initiated from the area oppo-site the cracked side rather than from the crack tip, indicating a strong loss of plasticity for thicker specimens. A dimension size is recommended for the fracture toughness testing to take the out-of-plane constraint into account for SENT specimen.     

Determination of micro-scale plastic strain caused by orthogonal cutting

An electron beam lithography technique has been used to produce microgrids in order to measure local plastic strains, induced during an orthogonal cutting process, at the microscopic scale in the shear zone and under the machined surface. Microgrids with a 10 μm pitch and a line width less than 1 μm have been printed on the polished surface of an aluminium alloy AA 5182 to test the applicability of the technique in metal cutting operations. Orthogonal cutting tests were carried out at 40 mm/s. Results show that the distortion of the grids could successfully be used to compute plastic strains due to orthogonal cutting with higher accuracy compared to other techniques reported in the literature. Strain maps of the machined specimens have been produced and show high-strain gradients very close to the machined surface with local values reaching 2.2. High-resolution strain measurements carried out in the primary deformation zone also provide new insight into the material deformation during the chip formation process.     

Adiabatic blanking of advanced high-strength steels

Adiabatic blanking of advanced high-strength steels with initial flow stresses above 1300 MPa is investigated. The blanked edge exhibits a unique S-shape. Localisation and properties of shear bands are analysed in shear-compression tests. A shear-compression stress state before separation leads to blanked edges without fracture zone, burr, or roll-over. Numerical modelling predicts the characteristic shape of the blanked edge satisfactorily. Physics-based models reveal that the strain rate sensitivity of the workpiece material is the key parameter affecting the width and the surface hardness of the shear band. Stress triaxiality and strain rate sensitivity determine the minimum size of radii in complex parts blanked without failure.     

焊接塑性应变演变过程——不锈钢薄板焊接塑性应变演变过程

采用数值模拟方法对不锈钢薄板电弧焊接塑性应变演变过程进行了分析.结果表明,在焊接过程中焊缝及近缝区内无论是纵向塑性应变还是横向塑性应变均为压缩塑性应变,熔池凝固冷却产生的拉伸回复不足以完全抵消加热过程已产生的压缩塑性应变,最终残留在焊缝及近缝区内的塑性应变仍保持压缩状态,压缩塑性区的宽度明显大于材料"力学熔化区"宽度.     

焊接塑性应变演变过程——低碳钢、不锈钢及钛合金塑性应变演变特点及规律

采用数值模拟方法对低碳钢、不锈钢及钛合金3种材料薄板电弧焊接塑性应变演变过程进行了分析.结果表明,在焊接过程中,焊缝及近缝区内无论是纵向塑性应变还是横向塑性应变均为压缩塑性应变,熔池凝固及高温区冷却产生的拉伸卸载不足以完全抵消加热过程产生的压缩塑性应变,最终残留在焊缝及近缝区内的塑性应变仍保持压缩状态,压缩塑性区的宽度明显宽于材料"力学熔化"区宽度.     

各向异性硬质薄膜/柔软基底系统的表面屈曲分析

目的 研究有限尺寸矩形正交各向异性薄膜/基底系统在单向压缩下的表面屈曲。方法 采用Kirchhoff-Love薄板理论和von Kármán板理论分析了临界应变和后屈曲形貌演化，考察了材料的各向异性性质及薄膜的几何参数对表面屈曲行为的影响。结果 一般来说，薄膜/基底系统的初始屈曲总是对应于多个波峰，在薄膜长度相同的条件下，薄膜宽度的改变可以影响波峰的数目。在薄膜的各向异性性质特别强烈的时候，薄膜/基底结构表现出一些显著的特点。其中之一是在外加应变超过临界应变之后，边缘幅值随着薄膜宽度的增大而增大，而中心幅值则急剧减小。结论 中心和边缘幅值的差距越来越大，最终导致薄膜后屈曲形貌幅值在宽度方向上的巨大差异，并预示随着外加应变的逐渐增大，宽度方向可能演变出其他的屈曲模式。     

基于有限元法压电纤维复合物结构的模拟优化

利用有限元软件ANSYS模拟分析电极结构、压电陶瓷纤维厚度及体积分数等结构参数对纤维内部电场分布及复合物驱动应变性能的影响规律。结果表明:具有交叉指形电极结构的压电纤维复合物在纤维内部存在不均匀电场区域,其强度和体积分数共同制约着复合物的驱动应变性能。在恒定电场条件下,当交叉指形电极宽度为纤维厚度的一半时,复合物具有最大应变量;厚度较小的压电陶瓷纤维内部的均匀电场强度较高和体积分数较大,进而有利于提高复合物的驱动应变性能。在恒定电压条件下,电极指间距越大,复合物的驱动应变量越小。当指间距和指宽的比>10时,应变量可达到理想状态的90%。压电陶瓷纤维体积分数越高的复合物越容易获得较大的驱动应变性能。     

Ti sheet: The effect of gage length and width measurement on plastic strain ratio

The effect of gage length, width measurement locations, and axial strain on plastic strain ratio have been investigated for commercially pure titanium sheet. The specimens were ASTM E 517-92a subsize, type A, and type A alternative. In general, slightly larger length strain values were observed for shorter gage marks. Because of differences in strains of gage lengths and width locations for each specimen type, the magnitude of the calculated R-value depends on the gage length and width measurement locations. Also, for a given gage length and width measurement location, the magnitude of the calculated plastic strain ratio and its variation with axial strain depends on specimen type. The type A specimen resulted in fewer changes in R-value with increased strain than either the subsize or type A alternative specimens. For more information, contact R. Mahmudi, University of Tehran, Department of Metallurgical and Materials Engineering, P.O. Box 11365-4563, Tehran, Iran; +21-611-2254; fax +21-646-1024; e-mail mahmudi@ut.ac.ir.     

焊接结构学中的热–力耦合问题简析

针对热加工制造中的热力耦合基础问题,借助基本力学理论,分别研究了一维刚性约束杆、二维平板及满足刚性约束的3-Bar模型在升降温过程中的应力应变演化规律.结果表明,3-Bar模型中加热条带的宽度即为焊接塑性区的宽度;焊接塑性区的纵向残余应力接近材料屈服强度;塑性区大小,塑性区尺寸及其所在位置为焊后变形控制及焊接接头设计关键所在,焊缝塑性区应尽可能接近并对称于结构中性轴分布,以避免产生附加变形;将加热温度峰值与加热宽度输入3-Bar模型,可预测火焰调修控制变形效果.火焰调修时自第二个热循环作用起,残余应力与塑性应变均无法发生改变,调修中反复加热同一区域为无用功.