成形极限

摘要： 增材制造Ti合金的制件性能能否优于传统铸件、锻件的性能是研究人员关注的重点,亟需开展系统化的检测与评价方法研究。主要综述了增材制造Ti合金构件材料应变检测及相关成形性能基础理论研究中存在的不足和国内外研究现状,结合笔者的研究经历,围绕增材制造现阶段的研究热点,数字散斑相关方法(Digital Speckle Correlation Method,DSCM)应变精度检测进行了概述,进而综述了DSCM应用于增材制造应变检测的可行性,提出了DSCM方法构建检测评价体系的关键科学问题和解决思路,论述了增材制造环境下DSCM方法应变检测及成形极限可视化的实验方案,分为数字散斑测量系统、应变测量方法及理论、应变比对及成形极限可视化实现机理。最后,对该方向的研究进展进行了总结,并对其发展前景和主要发展方向进行了展望。

摘要： 目的针对渐进成形中成形极限测量难的问题,提出一种新的评定成形极限方法。方法选用08Al为实验材料,通过模拟和实验相结合的方法,研究不同板厚下成形极限角和减薄率的关系,提出利用成形极限角和最大减薄率2个参数组合的方法判断薄板的成形极限,并通过数控实验验证提出方法的准确性,分析板厚对单点渐进成形工艺成形极限的影响。结果当板厚为0.8~1.5 mm时,随着板厚的增大,08Al板材的成形极限逐渐增大。结论这2个参数组合的方法可以很好地评价渐进成形工艺的成形极限,对金属板材单点渐进的精密成形具有重要的理论意义和实用工程价值。

摘要： 采用半球形刚性凸模胀形试验法研究了轧制差厚板成形极限,分析了轧制差厚板不同厚度区域成形极限,获得轧制差厚板成形破裂规律。研究结果表明,在有效宽度一定时,试样杯突值随着板料厚度增大而增大,当板料厚度一定时,杯突值随有效宽度增大而减小;轧制差厚板的破裂首先发生在较薄一侧的区域或两种区域的交界处,随着裂纹的扩展,裂纹逐渐向较薄的一侧发生偏移;轧制差厚板在成形过程中比等厚板更容易出现应力集中,其应变分布更加不均匀,降低了轧制差厚板的成形性能。

摘要： 根据核泵用不锈钢锁紧件实际应用需求,对不锈钢锁紧片弯曲成形进行数值模拟试验,并对实际生产的锁紧片进行厚度检测与研究。结果表明,该弯曲成形主要是拉-压为主应变的“收”的变形,耳部弯曲区域与中心弯曲区域交接的临界区域的节点的应变均位于安全变形区;弯曲变形区的厚度分布区域主要由厚度增加区域、厚度不变区域及厚度减薄区域组成,其厚度减薄区域中在周向位于弯曲减薄区域中间位置的节点厚度减薄率最大为10.9%,其他区域厚度减薄率相差不大;厚度增加区域的厚度减薄率为-1.6%。所有区域的厚度均满足厚度允许精度Δ_(h)=±0.25 mm的要求;实际截面厚度值与数值模拟试验中周向截面厚度值相差较小,其最大误差仅为4.1%,较好地预测了产品厚度。

摘要： 研究焊缝形式对拼焊板的性能和成形性的影响,利用ABAQUS有限元软件仿真和进行单向拉伸试验对激光拼焊板强度、综合延伸率进行分析、验证,对拼焊板基板板材、焊缝及其焊缝热影响区进行金相学和硬度研究,运用Dynaform有限元软件对其冲压成形极限进行仿真并进行冲压试验来验证焊缝对拼焊板成形性的影响。试验结果表明,对于同质同厚不同焊缝形式的拼焊板板材拉伸断裂均发生母材处,且折线焊缝拼焊板比其直线和圆弧焊缝形式拼焊板的抗拉强度都高,抗拉强度最高的为θ=20°的折线焊缝形式。焊缝处的硬度增加导致延伸率明显低于基板板材,不同焊缝形式的冲压成形极限普遍低于基板板材,且对比相同焊缝形式不同厚度的拼焊板,厚度越大的成形极限越高。对于有焊缝的板材中,板材材料厚度1mm且焊缝形式为θ=20°折线焊缝时成形极限最大。

摘要： 为了解决轻量化车身铝合金板料多道次冲压成形有限元仿真的准确性问题,以各向异性铝合金板料在非线性应变路径下的成形极限预测为研究对象,讨论了预变形对后工序成形极限图的影响,研究了获得预变形均匀应变场的试验方法,引入了与应变路径无关的成形极限预测模型,并介绍了PEPS模型的极坐标转换方法,结果表明:成形极限应力图可以更准确地预测轻量化车身铝合金板料二次加载条件下的成形极限,优于目前仅依赖材料供应态FLD模型的有限元分析准确性。

摘要： 采用板材综合成形试验机对DP780双相钢进行极限应变试验,分别基于C-H失稳理论和M-K凹槽失稳理论搭载Yld2000屈服准则和幂指数硬化模型对DP780双相钢成形极限曲线进行预测,并与试验结果进行对比。结果表明:基于M-K凹槽失稳理论和C-H失稳理论获得的成形极限曲线对成形极限的预测精度分别为97.97%和95.82%;初始厚度不均匀度越大,钢板表面越光滑,越有利于成形;当初始厚度不均匀度为0.992时,M-K凹槽失稳理论对DP780双相钢成形极限的预测精度最高,相对误差为0.66%,在实际冲压生产中,当初始厚度不均匀度取0.992时,该理论模型可作为获取DP780双相钢成形极限曲线的一种可靠方法。

摘要： 3D自由复杂曲面的中厚板成形一直是金属成形领域的瓶颈。介绍一种成形力小、成形效率和精度高的复杂曲面热辅助渐进弯曲成形工艺。利用最小能量原理,通过渐进的方式对金属板材进行弯曲成形,最大限度地减小了成形力;采用基于计算机视觉技术的无模型智能控制,对成形后的金属板材进行偏差补偿,确保工件的尺寸精度;通过局部加热的方式减小回弹和增大金属板的成形极限。该工艺分别成形了单曲率金属板、变曲率金属板和双曲率金属板。实验结果表明:热辅助渐进弯曲成形工艺加工复杂曲面板材平均成形偏差小于3mm,平均加工时间小于20 min,与现有方法相比,该方法具有简单、快速和高效等优点。

摘要： 研究退火工艺(ATs)对Zr-Sn-Nb合金带材显微组织的影响。基于核燃料组件用条带特征,进行冲制实验,并定量表征锆合金带材的成形性能。结果表明,580°C退火(ATⅠ)样品、620°C退火样品(ATⅡ)和原材的小角度晶界占比分别为14.3%、23.2%和12.4%。ATⅠ带材的成形极限裕度为0.43%,而原材和ATⅡ带材的成形裕度分别仅为-0.35%和-2.8%。退火工艺影响带材再结晶织构的演化过程和改变晶粒尺寸。由于织构总量和极密度变化与带材各向异性程度密切相关,小角度晶界影响带材冲制过程中颈缩单元的应变路径与裂纹扩展,而晶粒尺寸影响带材硬化指数。

摘要： 数字化网格应变法相比传统手工网格应变法,具有测量时间短、精度高,覆盖面积广等优点,在汽车用钢冲压成形领域被广泛应用。利用数字化网格应变法对汽车用钢H220YD冲压门外板汽车零部件过程进行了分析,测量了成形极限值、最大厚度减薄率等数据,掌握了冲压成形的风险区域。同时,分析与探讨冲压风险区域产生原因及改进措施,并给出模具调整意见,最终使得风险区域消除。事实证明,数字化网格应变法可以对汽车用钢冲压成形过程进行精确分析,从而有效提高汽车用钢冲压成形质量。

摘要： 本文研究了考虑空洞损伤效应的镁合金板材超塑性成形极限与变形失稳,采用了基于微损伤演化物理规律及统计细观损伤力学推导的超塑性变形过程中材料损伤演化方程。数值模拟的理论预测成形极限曲线与试验数据建立的成形极限曲线基本吻合。

摘要： 蠕变时效成形因可实现形性协同制造已成为航空航天高强铝合金高筋薄壁构件制造中的关键技术.但在蠕变时效前期加载阶段,高强铝合金高筋薄壁构件因其筋厚比大,导致筋条上应力梯度大,易失稳,造成不可挽回的经济损失.本文以7B04铝合金高筋薄壁构件作为研究对象,通过有限元软件MSC.MARC仿真模拟出壁板蠕变时效成形工艺前期加载阶段;运用三点法与有限元仿真法相结合,利用特征节点的屈曲量斜率在加载过程中的突变作为失稳的判据预测了壁板蠕变时效成形极限半径;并通过试验验证了此方法可行性与准确性;与传统的利用仿真法相比,此方法不需要反复调试仿真模型,节省了大量时间,且求得的模具半径误差小.为中国大型高筋薄壁构件蠕变时效成形工艺提供理论和实际指导.

摘要： 原始的Lou-Huh韧性断裂准则用于预测板料成形极限过程中没有考虑材料的加载历史.板料塑性变形过程中加载路径会发生变化,本文采用C-H模型通过应力比与应变的关系来描述应变路径的变化情况.基于得到的加载路径,结合优化算法计算出修正的Lou-Huh韧性断裂准则系数,预测出DP590钢板成形极限曲线,并与实验结果对比,验证本文建立的断裂准则更能准确预测成形极限.

摘要： 薄壁零件外压成形过程,受到筒坯压缩稳定性影响,容易产生"失稳起皱"现象,制约外压成形方法的应用.如果在筒坯失稳起皱后,能够控制褶皱形态变化并将其消除,将会较大程度提高外压成形极限.本项目旨在利用粘性介质自身特性减缓了失稳起皱对外压成形的影响,确定不同分子量粘性介质力学性能及筒坯失稳、起皱的影响规律,建立能够反映失稳起皱过程对外压成形影响的粘性介质外压成形极限图,从而为该技术应用提供技术支持.

摘要： 本项目采用数值模拟与理论和实验有机结合的方法,对涉及多道次、多参数、多场耦合作用的铸态高强铝合金筒形件多道次强力热反旋过程进行力学分析和有限元建模;系统研究并揭示该旋压过程中不均匀变形、扩径、鼓包和椭圆的产生机理、影响因素及机制;建立基于扩径的旋压成形极限预测模型及其工艺极限图;实现铸态高强铝合金薄壁筒形件多道次强力热反旋精确成形;对航天航空和武器领域高强薄壁轻量化筒形件精确成形技术的发展具有重要的科学意义和明确的应用背景.

摘要： 传统板材成形过程通常假定板材处于平面应力状态,建立的成形极限图不能反映厚向应力对板材成形性的影响。针对近年来逐渐发展起来的双向压力成形,如双向液压成形、双向粘性介质压力成形,本文采用基于Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)损伤模型的本构方程对双向压力作用下的板材双拉变形过程进行数值模拟,采用M-K局部颈缩模型预测了不同双向压力作用下的板材成形极限图。结果表明,施加双向压力明显提高了双拉状态的板材成形极限线,且增加幅度与应变路径相关。

摘要： 通过TC1钛合金板局部自阻加热渐进成形试验研究了电流、工具半径、层间距和进给速度工艺参数对成形极限和几何精度的影响,并对不同实验结果之间的差异进行了研究和总结.结果表明:成形高度随电流的增大而增大,随工具半径和进给速度的增大而减小,随层间距的增大最大成形高度先增大后减小.几何精度随电流的增大先增大后减小,随工具半径的增大而减小,随进给速度的增大而降低.各参数对各指标的影响可以映射为对温度,拉伸力,硬化的影响,其中,电流对温度影响最大,层间距对硬化效应和拉伸力影响最大.

摘要： 通过Abaqus/explicit子程序二次开发将常见的6种韧性断裂准则嵌入成形数值模拟过程,通过拉伸试验模拟测定各韧性断裂阀值并分析其适用范围.建立QSTE380TM高强度钢剪切旋压成形极限研究的数值模拟模型,根据剪切旋压成形过程中的应力应变特点,采用适用于负应力三轴度下的Oyane准则分析剪切旋压过程中的变形及断裂机理,预测材料断裂发生的位置及断裂形式.结果表明,极限半锥角较大的材料,断裂位置出现在旋轮与坯料接触区域的靠后方,断裂形式为剪切断裂;极限半锥角较小的材料,断裂位置出现在旋轮后方的非接触区域,断裂形式为拉伸断裂.

摘要： 镁合金板材的宏观力学性能依赖于自身的密排六方晶体结构,其成形性能与滑移、孪生微观变形机制以及织构特性密切相关.以晶体塑性理论为基础,研究微观机制对宏观变形及织构演化的作用规律,探索镁合金塑性变形的机理,是近年来国际塑性加工领域的一个热点.本项目旨在从材料微观结构信息出发,通过宏微观结合的建模与计算,建立微观结构-宏观性能之间的对应关系,为镁板成形技术的开发和应用提供理论支持.

摘要： 汽车上板厚大于5mm的厚板料零件的冲压成形CAE技术在材料、工艺、计算和评估等方面都与薄板料零件有所不同，基于MSC.Marc软件并结合作者在厚板料零件冲压成形CAE分析方面的实际工作，对于计算模型建立时需要注意的问题如单元选择、单元划分、屈服准则、硬化曲线、工况设定和回弹计算等进行了详细说明，并对厚板料零件上的伸长类翻边结构的成形极限问题进行了探讨。

摘要： 一种金属板材电磁温热驱动成形极限试验装置及成形极限图建立方法，属于金属板材成形领域，解决了在现有金属板材电磁成形领域中，无法建立标准统一的高精确度的成形极限图的问题。所述装置：采用单匝线圈作为驱动线圈，压缩弹簧用于精确调节压边力，加热套圈用于预热板材，在第二至第N板材上均设置有两个通孔，同一板材上的两个通孔相同，该板材的中心点为该两个通孔的中心连接线的中点，第二至第N板材上的通孔由小到大排列；所述方法包括：在板材上蚀刻网格，安装板材，预热板材，将线圈升至垫圈内，为电容充电并通过电容向线圈放电，采集极限应变后板材的应变数据，并通过应变分析软件生成成形极限图。本发明用于建立金属板材电磁成形极限图。

摘要： 用于提高管材内压成形极限的装置及利用其的提高管材内压成形极限的方法，涉及用于提高管材内压成形极限的装置及方法。解决现有管材内压成形过程中出现的变形均匀性差、局部过度减薄而发生开裂，及室温成形极限低的问题。本发明装置在管材的外侧壁中部设置约束套或者在管材外部设置模具；本发明方法在管材的外侧壁中部设置约束套或者在管材外部设置模具，向模具与管材的空隙内添加填充物，再将管材固定在模架上，并密封两端，然后向管材内腔通内压，进行成形即可。本发明在管材外侧施加背压，使管材在变形最大截面部位的受力状态由双拉变为两拉一压，避免该部位因壁厚过度减薄而产生开裂缺陷的可能性，室温成形极限提高，膨胀率达30％～45％。

摘要： 一种金属板材电磁温热驱动成形极限试验装置及成形极限图建立方法，属于金属板材成形领域，解决了在现有金属板材电磁成形领域中，无法建立标准统一的高精确度的成形极限图的问题。所述装置：采用单匝线圈作为驱动线圈，压缩弹簧用于精确调节压边力，加热套圈用于预热板材，在第二至第N板材上均设置有两个通孔，同一板材上的两个通孔相同，该板材的中心点为该两个通孔的中心连接线的中点，第二至第N板材上的通孔由小到大排列；所述方法包括：在板材上蚀刻网格，安装板材，预热板材，将线圈升至垫圈内，为电容充电并通过电容向线圈放电，采集极限应变后板材的应变数据，并通过应变分析软件生成成形极限图。本发明用于建立金属板材电磁成形极限图。

摘要： 提供了一种用于获取成形极限图的试验机设备以及成形极限图试验方法，该试验机设备能够获取具有高精确度的关于样品的成形极限图，所述试验机设备包括固定夹具和移动夹具，移动夹具安装在固定夹具的上侧以能够进行竖直运动。移动夹具可以被构造为与固定夹具一起固定样品，设置在固定夹具的下侧的驱动装置可以被构造为驱动移动夹具的竖直运动。设置在移动夹具和驱动装置之间的互锁装置可以被构造为将驱动装置的驱动力传递到移动夹具。

摘要： 一种提高板材成形极限的装置及利用该装置提高板材成形极限的方法，它涉及一种提高板材成形极限的装置及方法，以解决现有的用板材成形零件的过程中由于凹模充液室内压力的增大，导致悬空区成形零件局部过渡减薄而反胀破裂，板材成形受到限制的问题，它包括凸模、压边圈、凹模、密封环、第一密封圈和第二密封圈，凸模的下端穿过压边圈的通孔并置于凹模的模腔内，压边圈的侧壁面的下端沿径向设置有与通孔相通的第一通道，成形方法主要步骤是：一、压边圈固定；二、模腔内充液；三、板材放置并压紧；四、板材的上表面施加正向压力；五、板材下表面施加反向压力，进行板材双向液压拉深成形；六、卸模，取出成形的零件。本发明用于板材的充液成形。

摘要： 用于提高管材内压成形极限的装置及利用其的提高管材内压成形极限的方法，涉及用于提高管材内压成形极限的装置及方法。解决现有管材内压成形过程中出现的变形均匀性差、局部过度减薄而发生开裂，及室温成形极限低的问题。本发明装置在管材的外侧壁中部设置约束套或者在管材外部设置模具；本发明方法在管材的外侧壁中部设置约束套或者在管材外部设置模具，向模具与管材的空隙内添加填充物，再将管材固定在模架上，并密封两端，然后向管材内腔通内压，进行成形即可。本发明在管材外侧施加背压，使管材在变形最大截面部位的受力状态由双拉变为两拉一压，避免该部位因壁厚过度减薄而产生开裂缺陷的可能性，室温成形极限提高，膨胀率达30％～45％。

摘要： 本发明涉及一种采用极限厚度构建板料成形极限曲线的方法，属于板材成形测试技术领域。本发明的技术方案是：通过冲压成形CAE软件对被测金属板料进行胀形的成形模拟，确定不同应变路径下的应变增量比，结合极限厚度准则得到不同应变路径下的极限厚度值，然后从有限元仿真结果中读取不同应变路径下极限厚度对应的主、次应变值，在同一坐标系下绘制成图，从而得到板料的成形极限曲线。本发明的有益效果是：以有限元仿真配合一种胀形实验，结合极限厚度准则进而得到板料的成形极限曲线，操作简单，实验工作量小，成本低，精度高。

摘要： 本发明提供了一种成形极限试验用带钢试样及成形试验方法，所述试样的长度方向为轧制方向，所述试样包括中心变形区、两个第一变形区、两个第二变形区和两个压边区，其中，中心变形区宽度≤80mm；每个第一变形区宽度＞中心变形区的宽度以使所述试样的两侧均呈现出一个阶梯，每个第二变形区宽度＞第一变形区宽度以使试样的两侧均呈现出另一个阶梯。采用本发明提供的方法，成形极限试验成功率≥91.67％，远远超出了按照GBT15825.8‑2008和GB/T 24171.2‑2009标准制备的试样成形极限试验成功率67％。

摘要： 一种用于辊冲工艺成形筋槽特征成形极限的模具,包括上模(1)和可与上模(1)配合的下模(2)，其特征在于：所述上模(1)为凸模、下部形成有圆角的柱形凸起(3)，所述柱形凸起(3)的底部形成有沿上模(1)轴线倾斜设置、最低端起始于柱形凸起(3)一端的的下表面、最高端延伸至柱形凸起(3)另一端的边缘、宽度从最低端至最高端逐渐变宽的圆角的斜坡形凸筋(5)；所述下模(2)为凹模、上部形成有可与柱形凸起(3)配合的柱形凹槽(4)，所述条柱凹槽(4)底部形成有可与斜坡形凸筋(5)配合的斜坡形凹槽(6)。本发明可用于评估零件筋槽特征的可成形性，对于辊冲工艺的应用和推广以及零件设计有极为重要的指导意义。

摘要： 一种用于评估辊冲成形变宽度特征成形极限的模具，包括下模(1)和与下模(1)匹配的上模(2)，其特征在于：所述下模(1)形成有梁型凹槽(3)，所述梁型凹槽一端形成有截面宽度由下模(1)内侧向边侧逐渐变宽的下模变宽部(4)；所述下模(2)形成有梁型凸筋(5)，所述梁型凸筋(5)一端形成有截面宽度由上模(2)内侧向边侧逐渐变宽、可与下模变宽部(3)配合的上模变宽部(6)。根据一种辊冲成形变宽度特征成形极限的模具及评估方法，实现了高强度钢板辊冲成形变宽度特征成形极限的测量，弥补了高强度钢板辊冲成形变宽度特征成形极限测量领域的空白，对于以后的辊冲成形复杂零部件成形极限研究以及产品的成形具有重要的意义。