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1060铝板渐进成形极限及影响因素

锻压技术 2019年第5期44卷 63-68页

作者：赵伟滕培秀詹艳然丁科苏龙水福州大学至诚学院福建福州350002 福州大学机械学院福建福州350108

目前,渐进成形极限曲线(FLC)主要采用实验方法获得,耗时、耗材,且无统一的制作标准。针对理论预测方法较少的问题,借助少量实验,采用Lemaitre韧性断裂准则,预测1060铝板渐进成形极限曲线,进而将预测曲线与实验曲线进行对比,研究工艺参... 详细信息

目前,渐进成形极限曲线(FLC)主要采用实验方法获得,耗时、耗材,且无统一的制作标准。针对理论预测方法较少的问题,借助少量实验,采用Lemaitre韧性断裂准则,预测1060铝板渐进成形极限曲线,进而将预测曲线与实验曲线进行对比,研究工艺参数对渐进成形极限曲线的影响。结果表明,Lemaitre韧性断裂准则能较好地预测1060铝板渐进成形极限曲线,该方法可运用于渐进成形极限曲线的预测。渐进成形中,层间距越小,工具头转速越高或进给速度越低,板料成形极限曲线越高,板料越不容易开裂,成形性能越好。工具头半径在一定条件下,对成形极限曲线的高度影响并不明显。

关键词：韧性断裂准则 1060铝板渐进成形成形极限曲线

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剪挤成形工艺分析及数值模拟研究

锻压技术 2011年第3期36卷 131-135页

作者：郭安庶庄新村赵震董湘怀上海交通大学塑性成形工程系上海200030

为了研究不同剪挤成形工艺参数对成形零件质量的影响,本文使用Deform 2D有限元软件建立二维轴对称模型,采用Ludwik硬化流动应力模型和能够同时反映空穴损伤发展和空穴形状变化对损伤程度影响的韧性损伤模型,进行剪挤成形弹塑性有限元分... 详细信息

为了研究不同剪挤成形工艺参数对成形零件质量的影响,本文使用Deform 2D有限元软件建立二维轴对称模型,采用Ludwik硬化流动应力模型和能够同时反映空穴损伤发展和空穴形状变化对损伤程度影响的韧性损伤模型,进行剪挤成形弹塑性有限元分析。分析归纳出板厚、凸凹模间隙、凸模半径、压边力和反顶力等工艺参数对剪挤成形质量和成形力的影响规律,对工程应用具有参考价值。

关键词：剪挤成形有限元方法韧性断裂准则

考虑材料韧性损伤的中厚板半冲孔成形过程分析

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锻压技术 2010年第3期35卷 24-28页

作者：逄增山庄新村赵震上海交通大学塑性成形工程系上海200030

为研究半冲孔成形过程中韧性损伤的演化以及部分工艺参数对成形质量的影响规律,本文在ABAQUS有限元模拟软件中建立了半冲孔轴对称有限元模型,并通过VUMAT用户子程序引入GTN(Gurson-Tvergaard-Needle-man)损伤模型,结合同时考虑空穴形状... 详细信息

为研究半冲孔成形过程中韧性损伤的演化以及部分工艺参数对成形质量的影响规律,本文在ABAQUS有限元模拟软件中建立了半冲孔轴对称有限元模型,并通过VUMAT用户子程序引入GTN(Gurson-Tvergaard-Needle-man)损伤模型,结合同时考虑空穴形状与体积变化影响的韧性断裂准则,进行弹塑性大变形有限元分析。基于该有限元模型,预测了半冲孔工艺中静水压力、等效应力、等效应变、应力三轴度以及损伤断裂的产生和发展趋势,分析了反顶力、压边力和冲裁间隙对零件的影响规律,并与实验结果进行对比分析,验证了数值模拟的准确性。

关键词：中厚板半冲孔 GTN损伤模型细观损伤韧性断裂准则

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高温合金超薄带材成形极限预测模型

锻压技术 2021年第9期46卷 90-98页

作者：万敏孔融郑立皇闫彬宇孟宝北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

为了评估不同理论模型对高温合金超薄带材成形极限的预测能力,通过胀形实验获得不同高温合金超薄带材成形极限曲线。采用Swift-Hill失稳准则、多种韧性断裂准则以及M-K模型,对两种高温合金超薄带材成形极限进行理论预测,并与实验结果对... 详细信息

为了评估不同理论模型对高温合金超薄带材成形极限的预测能力,通过胀形实验获得不同高温合金超薄带材成形极限曲线。采用Swift-Hill失稳准则、多种韧性断裂准则以及M-K模型,对两种高温合金超薄带材成形极限进行理论预测,并与实验结果对比。结果表明,Swift-Hill失稳准则和传统韧性断裂准则的预测精度较差,不适用于高温合金超薄带材成形极限的预测。通过考虑表面粗化对成形极限的影响修正了Swift-Hill模型,并将修正模型预测结果与Lou-Huh 2012、Hu-Chen 2017准则和M-K模型预测结果进行比较,发现前3种模型对高温合金超薄带材的成形极限具有基本相同的预测精度,且均不超过10%,而M-K模型的预测精度较低。为高温合金超薄带材成形极限曲线的建立提供了有效方法,具有重要的工程应用价值。

关键词：高温合金超薄带材成形极限 Swift-Hill失稳准则韧性断裂准则 M-K模型

基于MSC.Marc软件的板材多点复合渐进成形缺陷研究

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热加工工艺 2016年第15期45卷 156-159页

作者：姜志宏曾艳祥刘志刚周小磊许琴江西理工大学机电工程学院江西赣州341000

为了研究板材多点复合渐进成形的破裂机理,以典型方锥台制件为对象,通过数值模拟和破裂试验实现对其破裂极限的预测。结果表明,在多点复合渐进成形过程中,制件在拐角处的厚度最小,韧性值最大,侧壁上的厚度和韧性值分布均匀,制件通常在... 详细信息

为了研究板材多点复合渐进成形的破裂机理,以典型方锥台制件为对象,通过数值模拟和破裂试验实现对其破裂极限的预测。结果表明,在多点复合渐进成形过程中,制件在拐角处的厚度最小,韧性值最大,侧壁上的厚度和韧性值分布均匀,制件通常在拐角处出现破裂;当韧性值I=4时,数值模拟结果与试验相吻合,应用Lemaitre韧性断裂准则有效预测了1mm厚的1060铝合金板材的破裂极限。

关键词：多点成形渐进成形韧性断裂准则破裂预测

基于DEFORM-3D的微型螺钉冷成形过程有限元分析

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机械设计与制造 2008年第3期 109-111页

作者：周勇傅蔡安江南大学机械工程学院先进制造技术研究室无锡214122

典型的螺钉头部成形过程包括镦粗(预成形)和冲槽(最终成形)两个工步,是个比较复杂成形过程。特别是冲槽阶段,镦粗和反挤压同时进行的,情况更为复杂。利用非线形有限元分析软件DEFORM-3D对微型螺钉冷塑性成形过程进行仿真,可以获得成形... 详细信息

典型的螺钉头部成形过程包括镦粗(预成形)和冲槽(最终成形)两个工步,是个比较复杂成形过程。特别是冲槽阶段,镦粗和反挤压同时进行的,情况更为复杂。利用非线形有限元分析软件DEFORM-3D对微型螺钉冷塑性成形过程进行仿真,可以获得成形过程中的应变、应力、材料流动情况,同时还可以对成形过程中的缺陷如折叠、裂纹,进行预测,从而为工艺的设计和改进提供信息。

关键词：塑性螺钉冷成形非线形有限元 DEFORM-3D 韧性断裂准则

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聚碳酸酯板材断裂准则的研究

聚碳酸酯板材断裂准则的研究

作者：张涛哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

聚碳酸酯(Polycarbonate)是一种综合性能优良的热塑性工程塑料,其制品具有良好的透光性、抗冲击性能和成形加工性能,已经应用到社会的各个领域。采用热成形方法可以制备厚壁、大尺寸、复杂形面PC制品,但由于影响制件质量的各工艺参数之... 详细信息

聚碳酸酯(Polycarbonate)是一种综合性能优良的热塑性工程塑料,其制品具有良好的透光性、抗冲击性能和成形加工性能,已经应用到社会的各个领域。采用热成形方法可以制备厚壁、大尺寸、复杂形面PC制品,但由于影响制件质量的各工艺参数之间有着极强的牵制关系,即当改变一个参数时相当于多个参数同时改变,故只通过实验来研究PC制品的成形,虽然可以起到较精确地指导作用,但会耗费大量的财力、人力、物力,且因耗费大量时间而延误PC制品的生产。有限元仿真技术以其高效低成本等优势广泛应用于板料成形领域。然而现有商用有限元软件在大多数高分子材料成形过程的数值模拟中,没有预测制品成形极限的断裂准则,所以不能准确获得板材破裂的时刻和位置。为了通过数值模拟能够预测PC板材的破裂,需要建立与PC板材相适应的断裂准则。这样不仅可为利用有限元对高质量、厚壁、大尺寸热成形PC制品进行准确的数值模拟提供必要条件,更能为聚碳酸酯在各个领域的广泛应用起到更大的作用。大多数材质的断裂准则虽然都是从能量的角度进行研究的,但不同材质的韧性断裂准则的数学模型是不同的,本文通过对国内外韧性断裂准则以及韧性断裂机理的研究,建立了适用于聚碳酸酯板材且考虑静水应力的韧性断裂准则。虽然不同韧性断裂准则的参数个数和各参数的具体数值各不相同,但确定参数的方法一般只有三种,本文采用实验与数值模拟相结合的方法来确定PC板材韧性断裂准则的参数。首先在不同温度下(130℃、140℃、150℃)进行了拉伸实验和胀形实验,之后将拉伸实验得到的试件延伸率和胀形实验得到的试件顶点位移作为模拟的边界条件,利用ABAQUS有限元分析软件分别进行了与实验相同条件的的拉伸和胀形数值模拟。将模拟达到设定的边界条件时的应力、应变数值代入韧性断裂准则,计算出了韧性断裂准则的参数。对ABAQUS进行二次开发,用Fortran语言编写出了PC板材韧性断裂准则的ABAQUS用户材料子程序,并将子程序嵌入到了ABAQUS中。为了验证本文建立的PC板材韧性断裂准则以及编写的子程序的正确性,分别在130℃、120℃、25℃下PC板材的拉伸过程及130℃下的胀形过程进行了数值模拟,并将模拟结果与试验结果进行了比较。

关键词：聚碳酸酯拉伸胀形韧性断裂准则

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高强钢TRB盒形件热冲压成形极限预测研究

高强钢TRB盒形件热冲压成形极限预测研究

作者：杨信哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着汽车的轻量化、安全性和防撞性能要求越来越高,采用热冲压成形将高强钢连续轧制变截面板(Tailor Rolled Blanks,TRB)应用于汽车零部件的生产技术应运而生,其生产的零部件根据不同部位的承载能力需求具有不同的厚度,可以从材料和结... 详细信息

随着汽车的轻量化、安全性和防撞性能要求越来越高,采用热冲压成形将高强钢连续轧制变截面板(Tailor Rolled Blanks,TRB)应用于汽车零部件的生产技术应运而生,其生产的零部件根据不同部位的承载能力需求具有不同的厚度,可以从材料和结构双重角度上实现汽车轻量化。但TRB厚度具有不均匀性,其热冲压成形过程中零件的破裂和起皱等缺陷比较突出,因此对高强钢TRB热冲压的成形极限进行深入研究尤为重要,而以盒形件为典型件研究其成形极限对探讨其他复杂汽车覆盖件的的成形极限具有普遍指导意义。根据B1500HS热拉伸应力-应变曲线建立了高强钢TRB与温度、应变速率和厚度相关的本构关系模型。以连续损伤力学和细观损伤力学为基础,推导出高强钢B1500HS TRB热成形的Lemaitre和Rice-Tracey韧性断裂准则,通过数值模拟与试验相结合的方法求取了韧性断裂准则中的材料参数。利用ABAQUS进行了不同压边力、TRB板厚差、TRB过渡区长度下的高强钢TRB盒形件热冲压成形数值模拟。基于韧性断裂准则对ABAQUS进行了二次开发,将韧性损伤模型嵌入数值模拟结果中得到了不同热冲压条件下高强钢TRB盒形件的热冲压成形极限预测值。设计了试验模具和TRB压边力控制系统,搭建了高强钢TRB盒形件热冲压试验台。通过试验研究了热冲压工艺参数和板料结构形式对高强钢TRB盒形件热冲压成形极限的影响规律,对比实验和数值模拟的成形极限结果验证了数值模拟预测方法的准确性,得出Lemaitre韧性断裂准则可以较准确的预测板料热成形的破裂位置同时其成形极限预测误差在6.35%以内。进一步分析热冲压参数对成形极限的影响原因,得到了高强钢TRB盒形件热冲压的合理工艺参数。

关键词：高强钢连续轧制变截面板热冲压技术成形极限预测韧性断裂准则

Al6016-T4板材成形过程中力学行为及其受脉冲电流影响规律的研究

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Al6016-T4板材成形过程中力学行为及其受脉冲电流影响规律的研究

作者：路艳春华南理工大学

学位级别：硕士

汽车轻量化是目前汽车行业及相关原材料行业的研发热点,汽车减重能有效降低油耗,减轻尾气排放污染。针对重要的汽车轻量化金属铝合金板材建立准确的材料本构模型及断裂失效准则,有助于结合数值模拟技术描述铝合金的力学行为,预测其成形... 详细信息

汽车轻量化是目前汽车行业及相关原材料行业的研发热点,汽车减重能有效降低油耗,减轻尾气排放污染。针对重要的汽车轻量化金属铝合金板材建立准确的材料本构模型及断裂失效准则,有助于结合数值模拟技术描述铝合金的力学行为,预测其成形极限,进而优化工艺参数,提高成形质量。通过研究脉冲电流对铝合金力学行为的影响,有助于推广铝合金成形新工艺,改善铝合金加工性能。本文以Al6016-T4铝合金板材为研究对象,分析了各向异性及应力状态对其力学行为的影响;首先设计了六种不同形状尺寸的试样进行单向拉伸实验,运用DIC法获取材料力学性能参数。通过比较各取向狗骨试样的基本力学性能参数,研究了Al6016-T4铝合金板材的各向异性;深入分析了不同应力状态试样在其断裂前的真实应变分布及其截面各点在整个拉伸过程中的真实应变演化。通过对三种不同缺口试样的载荷位移曲线及断裂点应变演化进行对比,分析探究了缺口半径对材料断裂行为的影响。利用实验数据实现了对Hill48、Drucker与Yld91屈服准则及Swift、Voce与SwiftVoce三种硬化模型的参数标定,不同屈服准则及硬化模型通过材料子程序VUMAT植入有限元软件ABAQUS/Explicit。通过应变演化的对比,研究了不同硬化模型对材料力学行为的预测精度。然后从r值与屈服应力预测值及屈服面三方面的对比,初步分析了不同屈服准则的准确性,随后通过对比不同取向下各试样实验与模拟得到的载荷位移曲线,进一步分析了不同屈服准则对描述Al6016-T4板材力学行为的影响。通过对比不同试样在实验及有限元模拟中的应变分布与应变演化,从应变角度再次确认了有限元模型的精度,随后利用实验-模拟混合法,标定了Oh、Rice-Tracey及DF2012三种韧性断裂准则,并成功建立了Al6016-T4板材的空间断裂轨迹与平面断裂轨迹;通过VUMAT将韧性断裂准则与ABAQUS主程序结合,针对不同应力状态试样的断裂行为进行预测,并从断裂应变与断裂位移两方面,比较三种韧性断裂准则对Al6016-T4断裂行为预测精度的影响。为了研究脉冲电流对Al6016-T4板材力学行为的影响,本文从电流密度、脉冲频率及占空比三方面进行分析。设计了电流辅助单向拉伸试样,利用正交试验法进行了25组三因素五水平的正交试验,并以常规拉伸试验结果为比照。通过分析正交试验结果,研究了占空比与电流密度、电流密度与脉冲频率、脉冲频率与占空比三组双因素的联合影响,确定了脉冲电流可降低Al6016-T4的抗拉强度与延伸率,二者随电流密度、占空比的升高而呈现下降趋势;脉冲电流三因素对材料力学行为的影响程度为电流密度>占空比>脉冲频率。为进一步探究脉冲电流对Al6016-T4板材力学行为的影响,用控制变量法进行实验,并应用红外线成像仪进行温度监控。首先进行了以脉冲频率为单一变量的四组实验,结果表明,四组实验温升很小,脉冲频率对材料力学行为的影响规律不甚明显;随后进行了以电流密度为单一变量的四组实验,分别对比了四组实验的温升、载荷位移曲线、延伸率、抗拉强度、硬化曲线及应变演化,结果表明温升对Al6016-T4产生了软化作用,减轻了材料的应变硬化现象,降低了材料的流动应力、抗拉强度与延伸率,且电流密度越大,温升越明显,其软化作用越显著。电流密度的增大加剧了试样的主应变演化,进而促进了试样的断裂。

关键词： Al6016-T4 力学行为屈服准则韧性断裂准则脉冲电流