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Finite Element Simulation of Flexible Roll Forming with Supplemented Material Data and the Experimental Verification

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Chinese Journal of Mechanical Engineering 2016年第2期29卷 342-350页

作者： YAN Yu WANG Haibo LI Qiang guan yanzhi School of Mechanical and Material Engineerin North China University of Technology

Flexible roll forming is a promising manufacturing method for the production of variable cross section products. Considering the large plastic strain in this forming process which is much larger than that of uniform deformation phase of uniaxial tensile test, the widely adopted method of simulating the forming processes with non-supplemented material data from uniaxial tensile test will certainly lead to large error. To reduce this error, the material data is supplemented based on three constitutive models. Then a finite element model of a six passes flexible roll forming process is established based on the supplemented material data and the original material data from the uniaxial tensile test. The flexible roll forming experiment of a B pillar reinforcing plate is carried out to verify the proposed method. Final cross section shapes of the experimental and the simulated results are compared. It is shown that the simulation calculated with supplemented material data based on Swift model agrees well with the experimental results, while the simulation based on original material data could not predict the actual deformation accurately. The results indicate that this material supplement method is reliable and indispensible, and the simulation model can well reflect the real metal forming process. Detailed analysis of the distribution and history of plastic strain at different positions are performed. A new material data supplement method is proposed to tackle the problem which is ignored in other roll forming simulations, and thus the forming process simulation accuracy can be greatly improved.

关键词： 3D Flexible roll forming constitutive model material data supplementation finite element method experiment verification

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Yield Loci of TRIP590 Advanced High Strength Steel Based on Biaxial Loading Test

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Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics 2019年第4期36卷 686-692页

作者： guan yanzhi LI Jiaxin WANG Haibo YAN Yu College of Mechanical and Materials Engineering North China University of TechnologyBeijing 100144P.R.China Engineering Research Center of Variable Cross-Section Roll Forming Beijing 100144P.R.China

The main purpose of the paper is to obtain the experimental yield loci of TRIP590 advanced high strength steel,and to compare it with the theoretical loci in order to obtain the best yield criterion for this ***,the biaxial loading tests under different loading paths in the method of load control are carried ***,the experimental yield loci of different deformation stages are ***,the experimental yield loci are compared with the theoretical loci of Mises criterion and Hill48 criterion,the parameters of which are calculated based on the r?value and the yield stress method,*** results show that the accuracy of the theoretical yield loci of Hill48 based on the yield stress is higher than that of Mises criterion and Hill 48 criterion based on r?value method.

关键词： TRIP590 advanced high strength steel yield locus yield criterion

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FEM simulation of flexible roll forming based on different material models

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High Technology Letters 2018年第4期24卷 434-439页

作者： guan yanzhi Yan Yu Wang Haibo College of Mechanical and Electrical Engineering North China University of Technology

Flexible roll forming is a new roll forming process that produces parts with variable cross sections. This forming process is proposed to meet the demand of weight reduction of automobile industry. In order to study the mechanisms and material flow rules in this new forming process,the finite element mothod( FEM) model of a nine-step flexible roll forming of an ultra-high-strength steel bumper is established based on deep understanding and reasonable simplification of the *** that the material model is an important factor that influences the simulation accuracy,three material models which consist of different yield criteria and hardening models are adopted in the FEM models. Sheet thickness and springback amount calculated with three material models are studied comparatively. According to sheet thickness reduction and springback amounts,it is found that the MKi( Mises yield criterion and kinematic hardening law) model's result is larger than MI( Mises yield criterion and isotropic hardening law) model and HI( Hill's yield criterion and isotropic hardening law) model. Therefore,it is concluded that material models do have influences on the flexible roll forming simulation and need to be determined carefully.

关键词： flexible roll forming finite element mothod(FEM)modeling material model ultra-high-strength steel

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Dynamic analysis of double racks gear 3D roll forming machine

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High Technology Letters 2014年第4期20卷 429-435页

作者：那日苏 Li Qiang guan yanzhi Yan Yu College of Mechanical Engineering Inner Mongolia University of Technology Hohhot 010051 P. R. China College of Mechanical and Electrical Engineering North China University of Technology Beijing 100144 P. R. China

3 D roll-forming for high strength steel sheets is a new technology at *** racks gear 3D roll forming machine developed by our research group can be used to perform variable cross section roll forming for high strength *** the paper,a dynamic model of 8-DOF double rack gear 3D roll-forming machine is established by the method of Lagrange *** expression of the angle acceleration of the system response is obtained by solving the dynamic *** an actual engineering example,the dynamical characters of the 3D roll forming machine are *** results can support the design of 3D roll forming ***,the research will play an active role in the development of control system.

关键词： ultra high strength steel 3D roll-forming machine dynamic analysis variable cross section

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Optimization of yield criterion and simulation based on QP980 high strength steel

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High Technology Letters 2020年第1期26卷 68-78页

作者： guan yanzhi Li Caijun Wang Haibo Jiang Yuan School of Mechanical and Materials Engineering North China University of TechnologyBeijing 100144P.R.China Engineering Research Center of Variable Cross-Section Roll Forming Beijing 100144P.R.China

QP980 is an ultra high strength ***,uniaxial and biaxial tension tests have been done in different loading *** QP980 basic mechanical properties have been *** the stress and strain graph has been ***,according to the equal principle of the unit volume plastics work and yield stress,QP980 plastic work contour map has been ***,through comparing Mises,Hill'48,Hosford and Barlat89 yield criterion theoretical curves with the experimental plastic work contour map,the result shows that the Hill'48 yield criterion is in good conformity with the QP980 ***,Hill'48 yield criterion is optimized by introducing an equivalent plastic strain *** result shows that average error of optimized Hill'48 theoretical yield trajectory is reduced by 8.4%.Last,finite element model about variable cross-section roll forming is established,then applying the optimized Hill'48 parameter yield criterion to the ABAQUS for finite element *** simulation result shows that the forming quality is good,and in agreement with the actual forming ***,the optimized Hill'48 yield criterion can be used to precisely describe QP980 ultra high strength steel.

关键词： QP980 steel stress-strain yield criterion finite element simulation

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磁共振无线能量传输拓扑结构特性研究

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仪器仪表学报 2016年第10期37卷 2382-2391页

作者：杨明博管延智李强阳振峰北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

研究磁共振无线能量传输拓扑结构的一般特性,即变输入(激励、损耗)条件下谐振能量在时域上的存储、振荡的谐振规律。建立了基于输入项的链式拓扑结构、分支拓扑结构的能量谐振模型,通过求解两种拓扑结构变激励、变损耗输入条件下的能量... 详细信息

研究磁共振无线能量传输拓扑结构的一般特性,即变输入(激励、损耗)条件下谐振能量在时域上的存储、振荡的谐振规律。建立了基于输入项的链式拓扑结构、分支拓扑结构的能量谐振模型,通过求解两种拓扑结构变激励、变损耗输入条件下的能量振荡时域解,分别得到链式拓扑条件下的距离增强条件和分支拓扑结构下的能量分配条件。以单一中继拓扑结构和两负载拓扑为实例,在相隔线圈无耦合、负载之间无耦合的假设条件下,建立了基于能量的最大传输容量模型和负载间能量"抢夺"模型,实验验证了链式拓扑结构最大传输距离增强条件和分支拓扑结构能量分配模型的正确性。

关键词：无线能量传输拓扑结构传输效率

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高温变比例双向拉伸试验机测控系统研究

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电子测量与仪器学报 2019年第4期31卷 95-102页

作者：管延智冯帅董亚星薛维强北方工业大学机械与材料工程学院北京100144 北京市变截面辊弯成型工程技术研究中心北京100144

获得金属材料高温条件下的双向拉伸力学性能,是研究超高强钢局部加热变截面辊弯成形机理的前提,以材料热双向拉伸试验的核心需求为背景,研发一套能够获取材料在不同温度、不同加载路径下的力学特性实验设备。通过对比不同的加热方式,最... 详细信息

获得金属材料高温条件下的双向拉伸力学性能,是研究超高强钢局部加热变截面辊弯成形机理的前提,以材料热双向拉伸试验的核心需求为背景,研发一套能够获取材料在不同温度、不同加载路径下的力学特性实验设备。通过对比不同的加热方式,最终采用PID控制高频电磁加热方式,实现对试件加热区恒温控制;开发视频引伸计,代替接触式引伸计,检测试件测量区的实时形变量;根据实验要求,基于PID算法,对双向四轴进行速度规划,实现变比例载荷控制。对QP1180超高强钢在350℃下进行7组不同加载比例的双向拉伸试验。对试验结果进行误差分析,温度控制平均误差0. 30%,视频引伸计测量标定误差0. 71%,变比例载荷控制平均误差0. 56%。结果表明,该热双向拉伸试验机方案有效,控制精度达到实验要求,具有一定的工程应用价值。

关键词：电磁加热双向拉伸视频引伸计图像处理 QP1180

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定模动辊机电系统动力学分析

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机械工程学报 2021年第17期57卷 163-172页

作者：阳振峰李强管延智陈晓宇朱越坤李傲然北方工业大学机械与材料工程学院北京100144 北京市变截面辊弯成形工程技术研究中心北京100144

动力学分析对定模动辊成形装备的设计具有重要意义。论文基于能量原理,针对驱动电动机、传动机构、模具-轧辊系统与成形高强钢板材组成的机电系统,提出一种包含电磁场、机构驱动力场及高强钢板连续塑性变形过程动态能量场耦合机电系统... 详细信息

动力学分析对定模动辊成形装备的设计具有重要意义。论文基于能量原理,针对驱动电动机、传动机构、模具-轧辊系统与成形高强钢板材组成的机电系统,提出一种包含电磁场、机构驱动力场及高强钢板连续塑性变形过程动态能量场耦合机电系统动力学分析新方法。通过推导系统各部分能量数学表达的理论研究,获得定模动辊机电系统动力学方程。采用有限元法获取定模动辊成形过程中的反力矩,以此作为载荷并用Runge-Kutta法求解系统微分方程,揭示了驱动电动机、传动机构、模具-轧辊系统与先进高强钢板材变形组成的系统运动机理,全方位展示装备动特性规律,求得各轴载荷及电动机驱动力矩等系统性能参数,实现先进高强钢变截面定模动辊成形工况匹配设计与精确运动控制。设计的定模动辊成形机与分析结果进行了可行性实验验证。

关键词：定模动辊能量原理机电系统动力学分析

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基于端对端网络模型的手写公式识别

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计算机应用与软件 2022年第12期39卷 167-173,245页

作者：管延智孙浩冯帅李梓源北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

基于encoder-decoder端到端网络结构,提出一种手写公式识别网络模型。与传统方法相比,该模型可以由数据集驱动。利用稠密残差块建立不同感受野增强特征提取,把握全局信息,对手写公式图片进行不同分辨率特征提取,并通过双向循环神经网络... 详细信息

基于encoder-decoder端到端网络结构,提出一种手写公式识别网络模型。与传统方法相比,该模型可以由数据集驱动。利用稠密残差块建立不同感受野增强特征提取,把握全局信息,对手写公式图片进行不同分辨率特征提取,并通过双向循环神经网络的方式捕获图片特征向量上下文关系,有效捕获词向量间的语义关系。该模型对手写图片中的符号分割识别由注意力机制自动执行并优化。利用CROHME提供的标准数学公式手写数据集来验证算法,结果表明该模型具有较好的识别准确率。

关键词：公式识别端对端特征提取深度学习

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入洞高程对黄土隧道洞口段动力响应特征的影响分析

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地震工程学报 2017年第5期39卷 853-858,869页

作者：王丽丽梁庆国孙文管延志中国地震局兰州地震研究所黄土地震工程重点实验室甘肃兰州730070 甘肃省岩土防灾工程技术研究中心甘肃兰州730070 兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 甘肃省建筑科学研究院甘肃兰州730070 济南军区善后工作办公室山东济南250000

针对桥隧耦接过程中隧道面临的入洞高程及仰坡坡度的问题,采用三维数值模拟的方法,通过设置不同坡度与不同入洞高程的模型,探究隧道及仰坡在这两种因素共同影响下的动力响应。研究结果表明:(1)在振动荷载作用下,隧道拱顶的位移随着距洞... 详细信息

针对桥隧耦接过程中隧道面临的入洞高程及仰坡坡度的问题,采用三维数值模拟的方法,通过设置不同坡度与不同入洞高程的模型,探究隧道及仰坡在这两种因素共同影响下的动力响应。研究结果表明:(1)在振动荷载作用下,隧道拱顶的位移随着距洞口距离的增加而减小,位移峰值位于距洞口y=0m断面处,不同坡度、不同入洞高程模型均符合这一特征。(2)随着仰坡坡度的增加,隧道入洞高程的选择也应趋于增大,文中定义的隧道截面最大位移差Δ_(max)可尝试为衡量地震动力响应提供一种新的判断思路。(3)隧道的存在对坡面的动力响应有一定影响,这种影响在洞口1~1.5倍跨径范围内最明显。

关键词：黄土隧道洞口段仰坡坡度入洞高程动力响应

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