汽车结构件内高压成形应力极限分析

由极限应力构成的应力成形极限图(FLSD)独立于应变路径,可作为复杂应变路径下成形极限的判据。通过标准成形极限实验获得3A21铝合金板材的成形极限图(FLD);由极限应力应变转换关系,将极限应变转换至主应力空间,建立对应的FLSD;采用LS-DYNA软件对方截面汽车结构件内高压成形过程进行了模拟,应用FLSD预测胀形过程中破裂的发生及极限成形压力。模拟结果与物理实验结果相吻合,证明FLSD可作为管材内高压成形等复杂应变路径下成形极限的判据。     

核电站接管角焊缝OVERLAY堆焊修复数值模拟及残余应力分析

针对某核电站主管道仪表接管角焊缝及其预堆层可能出现的缺陷等问题,开展了OVERLAY堆焊修复技术研发,并采用数值模拟方式开展焊接工艺研究.完成了堆焊修复结构设计;基于Abaqus建立有限元分析模型,采用生死单元法及热循环曲线法对多层多道堆焊过程进行数值模拟,研究堆焊过程中温度场和应力场的分布特性;开展不同堆焊厚度及线能...     

X70管道环焊缝接头残余应力数值模拟

管线钢X70在西气东输和中亚管道工程中得到了广泛使用,是未来管道建设的主流钢种.针对X70,根据试验确定管道环缝焊接过程的热源模型,并利用数值模拟软件Sysweld计算焊接热循环过程,确定焊接接头温度和应力的变化过程及其分布,以及焊后残余应力的大小和分布.试验表明,计算的焊后残余应力与实测值完全一致.     

内高压成形工艺与设备的新进展

阐述了内高压成形的工艺特点、工业应用、关键技术以及近年来取得的新进展，分析了专用成形设备的基本形式、结构和原理，介绍了国际上主要的设备制造商。     

空心双拐曲轴内高压成形数值模拟

应用动态显式有限元法对空心双拐曲轴的内高压成形过程进行了模拟分析,研究了加载路径对内高压成形的影响,指出了在加载曲线中存在着最佳成形区间,成形压力小于20MPa时,管坯产生起皱,成形压力大于32MPa时,管坯发生开裂,只有合理的应用加载路径,成形压力介于20MPa与30MPa之间,使轴向进给量可以正好补偿径向的变形量才能获得壁厚较为均匀的合格零件。     

中厚板多层焊后焊层对焊缝纵向残余应力影响的数值分析

通过有限元方法对TIG焊中厚板对接接头进行了动态模拟,分析了后焊层对已焊层纵向焊接残余应力的影响,计算结果表明:后焊层对已焊层的温度和纵向残余应力的影响与板材的厚度存在着直接的关系,当板材的厚度不是很大时,后焊层的焊接热输入使已焊层的温度超过了相变温度,且由于温度过高使相邻后焊层与已焊层层间晶粒经历了熔化再结晶、重新形核长大的过程,使已焊层的温度重新回到较高温度,接近或达到熔点,后焊层对已焊层并没有起到热循环对残余应力场影响的作用,其纵向残余应力值基本没有变化.     

焊接快速成形金属零件的残余应力与变形

总结了焊接快速成形过程中成形精度的重要影响因素;分析了焊接快速成形零件的残余应力及变形的产生原因及残余应力的分布状态;归纳了目前降低残余应力及控制变形的方法及措施,并对解决焊接快速成形中的变形问题提出建议.     

激光快速成形过程中残余应力分布的实验研究

以基材为1Cr18Ni9Ti不锈钢，熔覆材料为Ni20自熔合金粉末，采用激光快速成形制取试件，并用小孔法对成形试件中残余应力的分布特性进行了实验研究。结果表明，成形试件中的残余应力整体水平较低，属于低残余应力。靠近基材处熔覆金属承受1个与光束扫描方向平行的压应力，随着熔覆层数的增加，压应力值逐渐减小并转变为拉伸应力，同时应力值呈增加趋势，与此相比，与光束扫描方向垂直的应力值相对较小。     

内高压液力成形缺陷产生及其失效分析

内高压成形技术可以用来加工汽车、宇航等工业领域的许多零件。由于此项技术的影响因素较多 ,成形工艺曲线的加载路径区域窄 ,成形的最佳工艺参数较难掌握。因此 ,成形过程中就会产生形式多种多样的缺陷。本文在实验的基础上 ,对内高压成形过程中失效产生的形式及其消除方法进行了研究 ,力求得出设置最佳工艺参数的规律 ,在此基础上 ,对低塑性材料———LF2M管接头成形进行了研究 ,得出了一些有益的结果。     

不规则四边形截面管件内高压成形数值模拟

以不规则四边形截面管件为研究对象,作内高压成形.基于dynaform软件平台,建立了内高压成形有限元模型,利用该模型研究了内压和轴向进给对不规则四边形管材内高压成形的成形形状、角充填情况及壁厚减薄情况的影响规律,分析了管材破裂和起皱缺陷产生的原因.模拟结果显示,适当减小内压力,同时增大轴向进给量,可以有效地防止破裂的发...     

内高压成形理论与技术的新进展

介绍哈尔滨工业大学在内高压成形基础理论、关键技术及工业应用等方面取得的重要进展。在基础理论方面,利用平面应力屈服椭圆描述典型内高压成形过程中应力状态及壁厚变化趋势;揭示变径管内高压成形过程中壁厚分布规律以及多边形截面环向的壁厚分布特点;指明整形阶段圆角充填时存在极限圆角半径;发明了用于测量管材环向力学性能的管材环向拉伸实验方法。在工艺关键技术方面,针对航空航天领域对大直径薄壁复杂管件的需求,发明了Y型薄壁三通管两步成形方法、双层管充液弯曲方法,试制出超薄Y型三通管、整体不锈钢进气道及弯管零件。在工业应用方面,研制了合模力最大达55 MN的工业生产用大型内高压成形机,并成功地用于轿车底盘零件大批量生产。     

对接焊缝残余应力的有限元分析

采用有限元方法数值模拟了对接焊缝残余应力大小和分布，计算结果与试验结果基本吻合，证明有限元方法是一种经济而有效地预测焊接接头残余应力的方法，可以为制定正确的焊接工艺，改善接头性能提供理论依据。     

内高压成形塑性屈曲分析

利用塑性稳定性分析理论研究了内高压成形工艺中出现的塑性屈曲失效力学行为。结果表明在一定的范围内,随着内压的增加,轴向临界屈曲载荷随着递增,为内高压成形工艺提供了理论保证;同时在不同的比例加载关系下,周向屈曲波数不尽相同,而且可能出现轴向临界屈曲载荷的“跳跃”现象,该现象的本质含义有待于深入研究。     

内高压成形起皱行为的研究

对内高压成形起皱过程进行了理论分析、数值模拟和实验研究．分析了加载路径、成形区长径比等因素对皱纹数量和工件成形效果的影响．结果表明：不是所有的皱纹都是失效形式，在某些情况下，管料起皱后仍然可以成形，关键是获得有益皱而不是死皱，通过起皱在成形区聚料是一种有效的预成形方法，该方法拓宽了内高压成形区间．     

热处理对激光立体成形TC4残余应力的影响

采用小孔释放法对激光立体成形TC4钛合金沉积态和热处理后的残余应力进行了测试.结果表明,激光立体成形TC4合金的残余应力属于低应力水平,沿激光扫描方向的残余应力σY和垂直于激光扫描方向的残余应力σZ具有类似地分布规律.激光扫描起始位置的残余应力值较小,到中间位置达到最大的压应力,而到熔覆结束位置转变为最大的拉应力;靠近基材处熔覆层的残余应力为较大的压应力,随着熔覆高度的增加,到顶部转变为较小的拉应力.相比沉积态试样,去应力退火后σY和σZ分别平均降低59.8%和72.3%,固溶时效处理后分别平均降低64.7%和 67.8%.热处理后残余应力分布趋于平缓,可有效地消除和调整激光成形过程产生的残余应力.     

内高压成形技术现状与发展趋势

介绍了内高压成形原理，工艺分类、优点、应用范围和适用材料，综述了国外内高压成形在工业领域尤其汽车工业的应用情况，给出了用内高压成形制造的典型结构件、枝杈管件、异形管件和空心轴类件。详细介绍了国内研制的400MPa内高压成形机参数及在该设备上试制的铝合金管件、不锈钢管件、空心阶梯轴和轿车后轴纵臂等内高压成形件。最后指出内高压成形需要深入研究的课题和发展趋势。     

基于计算机有限元的激光焊管内高压成形焊缝建模

针对某钢管厂生产的不锈钢结构件进行模拟分析,讨论内高压成形焊缝的建模方法,结果表明:在内高压成形时,从计入焊缝影响所建的模型模拟结果来看,应力场过程的发展受到较大影响,而无焊缝模型并没有应力分布不均匀的情况;对于过渡区和胀形区,只有在焊缝附近约三倍焊缝宽度的区域内,壁厚模拟结果才受焊缝处理方法的影响。有无焊缝建立的模型,对于送料区而言,模拟结果几乎没有影响,在该区计算误差最大为2%。     

背反射增效激光X形焊缝焊接残余应力的数值分析

以1.5 mm厚的TC4钛合金薄板为对象,建立了背反射增效激光焊接成形过程的三维瞬态有限元模型,基于熔池温度场通过间接耦合方式获得了X形焊接成形的应力场.结果表明,在常规激光焊接仅能获得V形焊缝的激光工艺参数下,背反射增效激光焊接可获得对称性好的X形焊缝;同时,其焊缝上表面纵向残余应力与常规激光焊接基本一致,但其焊缝下表面纵向残余应力较常规激光焊接要大,且达到了上表面纵向残余应力相同的水平;此外,不同线能量下背反射增效激光焊纵向残余应力的变化很小,表明背反射增效激光焊接的线能量对其焊接残余应力影响的敏感度较低.     

筒形件电弧增材成形的残余应力模拟分析

基于ANSYS建立了三维有限元模型,采用APDL函数控制单元沿设定轨迹的生死,研究了3种环形路径和2种基板对残余应力的影响,比较分析了不同条件下残余应力及其分布规律。结果表明:同向路径的应力水平最低,加槽基板能够有效地降低残余应力,底部第一主应力平均减少29.86%。基板变形试验与模拟结果吻合,证明了模型的正确性。