摘要：设计并实现了一种基于双目立体视觉和数字图像相关方法的板料成形极限应变测量系统—BOSAS(双目视觉应变测量分析系统),对其中的关键技术作了深入讨论。该系统可以克服传统坐标网格方法很难进行变形过程的动态监控、自动化程度不高等局限,并可计算试件各变形阶段全场应变分布,以及重建不同变形时刻下试件的几何外形。将分段位移传递法和有限应变理论相结合,可计算大变形下的极限应变。对深冲铝板6016以及航空铝板2A12-T4、2A12-O、7B04-O等材料的应变测量结果显示本文方法适用于板料成形三维变形及极限应变的测量,并将测得数据与由坐标网格方法测得的数据进行比较,结果表明本文方法测量准确、可靠。

摘要：GTN(Gurson-Tvergaard-Needleman)损伤模型被广泛用于预测金属的韧性断裂,但损伤参数多且求解困难,限制了其实际应用。以5083铝合金为研究对象,通过扫描电镜观察不同变形阶段拉伸试样的孔洞体积占比确定GTN损伤参数的取值范围;借助中心复合实验设计方法构造拉伸曲线关键变量与GTN损伤参数的响应曲面模型,应用NSGA-II遗传算法优化铝合金板料的损伤参数;将优化后的GTN损伤参数应用于有限元分析中,利用数值模拟方法预测5083铝合金的成形极限图(FLD),并通过Nakazima试验测得铝合金板料的FLD,与数值模拟结果进行对比分析。研究结果表明:GTN损伤模型预测的FLD与实验结果的相对误差在10%以内,且拉压变形区域的预测精度高于双拉变形区域的预测精度。

摘要：为确定符合高强铝板变形规律的韧性断裂准则的断裂参数,设计了10种不同形状和缺口的拉伸试样,分别采用积分式方程组法、解析式方程组法和曲面拟合法求解韧性断裂准则的多组断裂参数。通过分析统计理论断裂应变与试验断裂应变之间的相对误差评价了断裂参数的预测精度。结果表明:采用积分式方程组法和解析式方程组法依据误差分析分别筛选出的两组试样组合方案的预测精度均较好(误差均值小于30%),而曲面拟合法由于样本数据较少预测误差较大。根据积分式方程组法、解析式方程组法和曲面拟合法求解的最优断裂参数,应用Lou-Huh 2013准则绘制7075-T6高强铝板成形极限图,并采用半球形刚模胀形试验进行验证。验证结果表明:积分式和解析式方程组法预测7075-T6高强铝板破裂失稳偏于安全,这与参数求解时断裂起始点的选取偏于安全有关。

摘要：建立了从细观损伤角度预测拼焊板成形极限的Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)损伤模型,用有限元逆向法确定了损伤模型中的各损伤参数。采用有限元软件ABAQUS耦合基于Mises屈服准则的弹塑性GTN损伤模型,对拼焊板半球凸模胀形过程进行了数值模拟。设计了拼焊板半球凸模胀形物理试验,试验过程中通过改变试件的宽度得到了不同应变状态下完整的拼焊板成形极限图,并与GTN细观损伤模型预测到的拼焊板成形极限图进行对比分析,验证了GTN细观损伤模型预测拼焊板成形极限图的准确性。

摘要：为了获得带有台阶的盒形件,分析了该类零件的结构特点,设计了剪切+一步拉深+切头切尾以及剪切+一步拉深+冲孔切边+翻孔翻边两种成形工艺方案,通过理论计算得到台阶盒形件一次拉深允许的成形高度极限值,并利用有限元软件对上述两种工艺进行了分析,获得了两种工艺方案拉深成形时的成形极限图。结果表明,方案1在台阶处发生破裂,而方案2能实现台阶盒形件一次拉深成形。对方案2进行后续的冲孔切边和翻孔翻边分析,模拟结果满足工件高度要求,且能保证台阶盒形件的表面质量。最终确定台阶盒形件的成形工艺为:剪切+一步拉深+冲孔切边+翻孔翻边,实验证明采用该方案能够获得无缺陷的台阶盒形件。

摘要：以高强双相钢CR450/780DP板材为研究对象,设计4种拉伸试样进行单向拉伸试验,获得了载荷-位移曲线与表面全场应变结果;采用有限元仿真分析手段,对4种试样的试验结果进行了对标分析,得到了材料硬化本构模型及应力三轴度、Lode角参数、等效塑性应变等历程数据;采用曲面拟合优化方法标定MMC韧性断裂准则的断裂参数。基于Keeler公式及简化的MMC韧性断裂准则分别绘制了高强双相钢CR450/780DP板材的理论和预测成形极限图,并通过半球形刚模胀形试验对预测结果进行验证。由对比结果可知,基于MMC韧性断裂准则预测的成形极限曲线与试验数据的吻合程度较高,验证了韧性断裂准则对高强双相钢CR450/780DP板材损伤与断裂预测的准确性与适用性。

摘要：由于具有平面内加载、变形路径可实时控制等优点,十字形双轴试验已经广泛地应用于金属板料本构模型与成形极限的研究中。双轴试验设备与十字形试件设计是十字形双轴试验研究中的两大重点。目前,双轴试验仪器包括简易机械装置、静态双轴试验专用设备与动态双轴试验专用设备等;十字形试件的设计也采用了"圆角过渡"、"臂上开缝"或"中心区域减薄"等方式。通过十字形双轴试验的大量研究工作,成功地实现了金属板料各向异性屈服函数的验证、硬化模型的识别以及成形极限图的构建。

摘要：采用有限元数值模拟技术,对轿车结构零件的拉延成形过程进行了模拟分析。对影响拉延成形质量的工艺参数进行了优化,着重优化了板料的形状和零件形面。通过对FLD图和成形结果的分析,得到了板料的形状和零件形面。最终将优化后的模拟结果与实际生产出来的拉延件结果进行了对比,验证了数值模拟的有效性。

摘要：自行开发了计算机辅助复杂曲面零件成形几何模拟软件。系统以面积不变的几何模拟法为理论基础,对空间曲面进行全四边形网格剖分,利用逆映射法,对零件进行展开和成形模拟分析,结合FLD图对板料成形性进行评估,并提供了算例。

摘要：通过在不同变形温度和变形速率下进行单向拉伸实验,得到5083铝合金板材的伸长率变化规律,变形速率为1 mm·min^(-1)、变形温度为350℃时,伸长率达到最大值131%。运用Dynaform模拟5083铝合金板材在不同温度下的温成形实验,并利用自行设计的温成形实验装置进行实验验证,得到了不同温度下数值模拟和物理实验的成形极限图,对比发现:随着温度的增加,铝合金板的胀形极限增加,在300℃时材料的成形极限最高。最后,模拟了5083铝合金板材在不同温度下的温拉深破裂实验,并利用铝合金板温成形实验装置进行实验验证,得到了不同温度下的板料拉深极限直径,计算出不同温度下的极限拉深系数。研究表明,极限拉深系数随着温度的增加呈高-低-高的变化规律,5083铝合金板的温成形最佳温度为250℃。