各向异性屈服准则对铝合金板成形预测精度的影响

基于板料成形过程的数值模拟 ,研究了不同的各向异性屈服准则 (Hill194 8,BarlatYLD89,BarlatYLD91和BarlatYLD96 )对铝合金板成形过程的影响 ,模拟结果和实验结果进行比较 ,结果表明 ,采用屈服准则 (YLD96 )模拟结果和实验吻合较好 ,而Hill屈服准则的模拟结果和实验差别较大 ,故不适宜用于铝合金板的成形模拟。采用不同屈服准则模拟的应变分布有所不同 ,采用YLD89,YLD91和YLD 96屈服准则预测的起皱和断裂的趋势比Hill屈服准则预测的要高。     

汽车铝合金覆盖件成形数值模拟的各向异性屈服准则研究

铝合金作为一种典型的汽车轻量化材料,被越来越多的运用到汽车车身覆盖件中。但由于铝合金具有明显的各向异性特征,为了准确模拟铝合金板的成形过程,选择合适的屈服准则是关键。文章以汽车铝合金油箱的拉深成形为例,采用3种典型的各向异性屈服准则Hill48、Barlat89和YLD2000-2d对成形过程进行有限元模拟,结合实验验证,分析了不同屈服准则对有限元模拟结果精度的影响。结果表明,Hill48屈服准则的模拟结果与实验结果存在较大的差异,故不适用于铝合金板料成形的有限元模拟;Barlat89屈服准则的模拟结果与实验结果接近,但存在一定的偏差;YLD2000-2d屈服准则的模拟结果与实验结果吻合最好,数值模拟的精度最高。     

各向异性屈服准则的发展及应用

各向异性是影响板料成形的重要因素之一。在板料成形的有限元模拟中，正确描述板料的各向异性行为有助于提高模拟精度。近年来，人们对板料的各向异性屈服行为进行了深入研究，研究内容主要有屈服准则的提出、实验验证及其在有限元模拟中的应用3个方面。本文总结了各向异性屈服准则的理论研究及实验验证的发展现状，以及各向异性屈服准则在板料成形有限元模拟软件中的应用，最后提出了各向异性屈服准则研究中今后的研究方向。     

基于韧性断裂准则的铝合金板材成形极限预测

为了准确地预测铝合金板材成形极限，将韧性断裂准则引入到数值模拟中。在数值模拟获得的应力应变值基础上，采用简单拉伸试验和数值模拟相结合的方法确定了韧性断裂准则中的材料常数，并应用该韧性断裂准则预测了铝合金LYl2(M)的圆筒件拉深和半球形凸模胀形的成形极限。预测结果与实验值吻合较好，该韧性断裂准则能够预测铝合金板材成形极限。     

板料冲压成形一步正向有限元分析

提出基于理想成形理论的板料冲压成形一步正向有限元分析方法。给出迭代初始解获取、线性化处理、收敛条件判定等具体算法,以及所使用的材料应力应变关系和屈服准则。运用该方法进行带凸缘盒形件和无凸缘筒形件的冲压成形模拟,将减薄率与增量有限元方法计算结果进行比较,并就无凸缘筒形件进行实验验证。结果表明,该方法计算结果可靠,使用简便,计算效率高。     

基于应变和应力的1060铝合金板成形极限比较分析(英文)

通过线性和非线性应变路径的板料成形实验,研究1060铝合金的成形极限图(FLD)和成形应力极限图(FLSD)。利用Stoughton方法,基于板料成形实验中测得的应变数据,计算得到了FLSD。结果表明:对于1060铝合金板料,FLD与应变路径是相关的,而FLSD对应变路径却不敏感,所以FLSD可以很方便地作为多道次板料成形的极限准则。通过对比Hill’s48,Hill’s79和Hosford非二次式3种材料屈服准则,分析了它们从FLD到FLSD转换对应力计算的影响,Hosford非二次式屈服准则更适合1060铝合金的FLSD计算。通过与单向拉伸实验数据的比较,材料硬化准则中Voce硬化准则比Swift准则更适合该材料。在MATLAB上开发了由应变到应力的计算以及FLD和FLSD显示的程序,通过输入实验中测得的应变数据可以得出FLD和FLSD。     

航空发动机机匣钣金成形及屈服准则

钣金机匣作为航空发动机的主要构成零部件,其结构复杂、材料难于成形,且成形后内部存在不同程度的残余应力,随着计算机的发展,数值模拟成为辅助板料成形研究的主要手段,屈服准则是数值模拟的基础。本文对航空发动机机匣钣金成形性能做以叙述,对各向同性材料屈服准则、各向异性材料屈服准则、先进的各向异性材料屈服准则进行归纳,提出屈服准则应以屈服轨迹、单轴屈服应力、塑性各向异性参数等为选择依据,并提出未来屈服准则可沿新的屈服准则、描述非线性加载情况下的屈服轨迹、创新实验研究方法等方向发展。     

一种建立板料成形极限应力图的新方法

基于塑性理论建立了比例加载条件下双向拉伸应力应变关系,结合Swift分散性失稳准则,提出了一种建立板料成形极限应力图的方法。分别应用Hill 48和Hosford屈服准则以及单向拉伸性能参数,建立了铝合金板(r<1)和薄钢板(r>1)两种材料的成形极限应力图(FLSD),分析表明,不同的屈服准则的选取对于成形极限应力曲线有不同的影响,对于不同类型的材料屈服准则的影响程度也不同。与由通常的成形极限图(FLD)转换所得到的成形极限应力图(FLSD)进行了对比分析,结果表明,所提出的方法计算过程更为简便,并能较为准确地建立成形极限应力图,可以作为复杂加载路径下的成形极限破裂判据。     

5754铝合金板材冲压成形材料模型研究与应用

建立准确的材料模型是冲压数值模拟的基础,通过3个方向的单向拉伸试验、以及单向压缩试验和成形极限试验,获得5754铝合金材料性能数据,基于Voce硬化模型、Barlat89屈服准则和成形极限,建立5754铝合金成形用材料模型。利用Pamstamp-2G软件,对5754铝合金汽车大梁的冲压成形进行数值模拟,并与冲压试验结果进行对比。结果表明:数值模拟获得的应变数据与试验测量获得的应变数据比较接近,且各区域最大减薄率误差在±10%以内,验证数值模拟的可靠性。     

汽车前梁多道次内高压成形

基于动力显示有限元软件eta/DYNAFORM,以汽车前梁为例,开展了回转拉伸弯曲和模具压弯多道次内高压成形工艺过程数值模拟。结合各种成形工艺下汽车前梁内高压成形极限图,分析其成形质量。在此基础上进行管坯回转拉伸预弯曲和内高压成形试验,给出了典型截面的壁厚分布,并与模拟结果进行了比较。研究结果表明,模拟结果与实验结果相一致。预弯曲成形后,管坯壁厚分布对内高压成形结果中壁厚分布具有一定的影响。多道次内高压成形模拟能够提高内高压成形模拟精度。管坯模具压弯的壁厚分布较回转拉伸弯曲的壁厚分布好,利于汽车前梁内高压成形性能提高。     

The effect of yield criteria on the forming limit curve prediction and the deep drawing process simulation

The increasing application of numerical simulation in the field of metal forming has helped engineers to solve problems one after another to manufacture a qualified formed product in a reduced time. Accurate simulation results are vital for die and product designs. Many factors can influence the final simulation result, the most important of which is a suitable yield criterion. The proposed Forming Limit Curve (FLC), which is used to evaluate the necking risk, differs a lot while different yield criteria used. In this study, the theoretical FLC is calculated using Swift model, which considers three-yield criteria Hill 48, Hill 90 and Hill 93. Also, the simulation processes with two yield criteria, Hill 48 and Hill 90, are carried out with two types of material, SPCC (JIS G3141) and Al6xxx. The strain evolutions of elements located in two trajectories of two materials are investigated and compared. The simulation results are compared with the experimental ones to evaluate the effectiveness of the yield criterion.     

不同加载路径下的AZ31B镁合金的成形极限

为了分析实际成形过程中AZ31B镁合金产生破裂的原因,并为改善工艺条件提供实用可靠的判据,采用实验和有限元模拟相结合的方法研究AZ31B镁合金的成形极限.分别对沿轧制方向、垂直于轧制方向、与轧制方向成45°的3种方向的试件进行单向拉伸实验,获得AZ31B镁合金的工程应力-工程应变曲线,获得材料的真实应力-真实应变曲线和...     

盘型件双面辗压过程的数值模拟研究

利用商品化软件Deform3D,对盘型件双面辗压成形过程进行了24种不同工况的数值模拟,获得了辗压沟槽的形态特征以及工具参数、工件参数和工艺参数对沟槽形态的影响.最后对槽深与压痕深度的关系问题进行了数值模拟与实验结果对比,二者符合较好,说明数值模拟给出的研究结论是可信的.     

7A04铝合金厚壁筒扩口成形工艺研究

基于刚塑性有限元方法的数值模拟,对7A04铝合金厚壁筒扩口成形过程进行了分析,比较了不同温度、不同摩擦条件下扩口的应变分布和成形力变化.在此基础上进行了相应的工艺实验研究.结果表明,模拟结果和实验结果基本一致;在制定的工艺参数下,实现了铝合金厚壁筒的大比率扩口,为铝合金厚壁筒扩口成形技术的应用提供了依据.     

Effect of temperature on vacuum hot bulge forming of BT20 titanium alloy cylindrical workpiece

Temperature is one of the key parameters for BT20 titanium alloy cylindrical workpiece manufactured by vacuum hot bulge forming. A two-dimensional nonlinear thermo-mechanical coupled FE model was established. Numerical simulation of vacuum hot bulge forming process of titanium alloy cylindrical workpiece was carried out using FE analysis software MSC Marc. The effects of temperature on vacuum hot bulge forming of BT20 titanium alloy cylindrical workpiece were analyzed by numerical simulation. The simulated results show that the Y-direction displacement and the equivalent plastic strain of the workpiece increase with increasing bulge temperature. The residual stress decreases with increasing bulge temperature. The optimal temperature range of BT20 titanium alloy during vacuum hot bulge forming is 750-850 ℃. The corresponding experiments were carried out. The simulated results agreed well with the experimental results.     

钛合金筒形件真空热胀形壁厚效应的数值模拟

建立了钛合金筒形件真空热胀形的二维非线性热力耦合有限元模型。使用有限元软件MSC-Marc对钛合金简形件真空热胀形过程进行数值模拟。计算了钛合金筒形件真空热胀形过程的温度场和变形场，并进行了相应的实验验证。模拟结果与实验结果吻合较好。用建立的模型对真空热胀形过程中钛合金筒形件壁厚效应进行数值模拟，讨论了一定工艺条件下钛合金筒形件壁厚与弯曲角度、胀形量和残余应力之间的关系，为实际生产中制定和优化钛合金筒形件真空热胀形工艺参数提供理论与实践依据。     

BT20钛合金筒形件真空热胀形过程热力耦合有限元分析

建立了BT20钛合金筒形件真空热胀形的二维非线性准静态热弹塑性有限元模型。该模型考虑了辐射传热和材料热物性非线性等因素的影响。使用有限元软件MSC．Marc对BT20钛合金筒形件真空热胀形过程进行数值模拟,计算了BT20钛合金筒形件真空热胀形过程的温度场、变形场和应力场,并进行了相应的实验验证。数值模拟结果与实验结果吻合较好,说明了所建立的热力耦合模型的有效性。     

复杂覆盖件拉延变形过程研究

拉延成形是覆盖件制造的关键工序,拉延件的质量将直接影响零件后续工序的制造质量。文章以复杂覆盖件的拉延过程为对象,采用成形模拟和实际测试的方法研究复杂零件的变形过程。完成了该覆盖件的拉延工艺成形模拟,测量了试模时该覆盖件的拉延工序件的边缘进料量和厚度,并与模拟结果进行了比较。对模拟结果的可靠性进行了讨论,并分析了拉延件成形过程中的缺陷以及解决方法。其研究结果对模具的试模过程更具指导性,为分析软件的进一步应用提供了可靠的支持。