6061铝合金板材作为汽车顶盖在压力成形过程中的有限元分析

针对6061铝合金车身板材成形性能较差的难点,本文通过试验获得了6061铝合金板材的材料参数,并采用冲压仿真软件 DYNAFORM 以典型覆盖件(某型号轿车的顶盖)为例分析了铝合金顶盖在压力成形过程中的厚度变化、应力和应变分布,说明了6061铝合金板对于汽车顶盖的冲压成形具有良好的适应性。用 Belytschko-Tsay 薄壳单元的 Barlat 三参数模拟结果进一步验证了6061铝合金轿车复杂覆盖件数值模拟的有效性和可行性,其结果可为6061铝合金板材的冲压成形工艺的设计提供依据。     

材料的双轴拉伸的规律的研究

汽车车身覆盖件是冲压成型的,其覆盖件的高精度回弹量计算非常困难,并少见有研究和报道。由于冲压成型过程是一个大应变和塑性屈服,常规的拉伸试验机无法测出其应力应变曲线,而目前汽车工业领域还没有建立用于修正回弹量的数据库,所以必须通过数值模拟和实验的方法对汽车车身覆盖件进行弹性模量、屈服强度和硬化规律进行研究。本实验研究的目的是通过对规定材料的双轴拉伸试验,应用数字图像处理的光测方法,确定材料屈服强化阶段复杂本构模型的材料特性常数,以达到正确合理描述复杂材料的硬化行为。试验中采用机械式拉伸试验机实现材料的双轴拉伸行为,利用数字相关光测方法获得拉伸材料屈服面屈服过程中大应变全场的数据,通过数字图像相关处理,得到材料在屈服强化阶段复杂本构模型的特性参数。实验研究的设备和仪器包括(1)双轴拉伸试验机;(2)计算机,高分辨率CCD和摄像头,图像卡,图像处理软件;(3)其它辅助设备等。实验研究设备的规范标准根据国家现行实验规范标准对本实验研究设备进行标定和计量审核。     

引入工艺因素的汽车车身部件碰撞仿真分析

采用自主开发的高效快速的逆成形有限元分析方法和网格映射技术,并与碰撞仿真技术相结合,提出了引入工艺因素、又保证设计周期、提高碰撞仿真精度的汽车车身及部件“精细”仿真分析方法.以某轿车中的主要碰撞承载和吸能部件左前纵梁为例,采用一步逆算有限元法和LS-DYNA软件对其进行基于引入工艺因素的碰撞仿真分析.结果表明:为了提高碰撞分析的精度,在汽车车身碰撞仿真中需要采用考虑冲压成形效应的碰撞分析方法,其中影响程度最大的因素是等效塑性应变.     

基于连续体损伤理论的硼钢高温成形极限确定法

为了应对节能减排及汽车安全性的双重要求,先进高强钢的开发和应用受到愈来愈高的重视. 超高强度钢板热冲压成形技术是减轻车身重量、提高汽车抗冲击和防撞性能的重要途径,目前已经成为世界汽车制造行业的热门技术. 成形极限是硼钢热冲压成形过程中一个非常重要的表征参数,但由于高温半球形凸模胀形试验(Nakazima) 的复杂性造成实验测试面临诸多困难. 针对硼钢热冲压成形过程特点,提出将韧性损伤模型与有限元数值模拟技术结合起来预测硼钢高温成形极限的方法. 在连续体损伤力学基础上,建立了考虑有效应力和等效塑性应变对微孔损伤影响的勒迈特(Lemaitre) 韧性损伤演化方程,在损伤耗散势函数中引入了等效塑性应变因子,从而寻找到能够准确反映硼钢在奥氏体状态下的成形特性的勒迈特耗散势函数. 选取基于遗传算法的基于非支配排序的多目标优化算法(NSGA-II) 与有限元分析软件“FORGETM” 相结合的方法优化韧性损伤模型中材料的损伤因子,并利用优化后的损伤因子准确预测到板料成形过程的拉伸失稳和断裂现象. 将建立的韧性损伤模型引入到硼钢高温半球形凸模胀形有限元仿真模型中,通过预测的成形极限与实验测定结果的比较,验证了所提韧性损伤模型预测硼钢高温成形极限的可靠性.      

覆盖件冲压仿真中的网格形态优化技术

覆盖件冲压仿真计算模型中网格密度分布的合理性与网格单元形态的优劣,对仿真结果的准确性有很大的影响.提出了一种改进的全四边形网格细分方法,使网格的密度分布适于覆盖件冲压分析计算要求,可保证细分后网格的协调性,并将算法推广以处理非结构化四边形网格和三角形四边形混合网格的细分.提出的网格细分策略,有助于提高细分后网格的质量.提出了适用于细分后四边形网格和非结构四边形网格的拓扑形态优化操作,可有效的提高网格模型的形态质量.     

凸轮机构系统磨损及可靠性寿命的数值仿真

基于离散数学理论和计算机技术提出了平底从动件凸轮机构系统磨损及可靠性寿命的数值仿真模型，引入了位置矢量和磨损步长的概念，使连续的磨损过程离散化，对凸轮的磨损寿命及其可靠度进行了预测，并对从动件的运动规律进行了动态跟踪．结果表明，复杂的磨损过程可用数值法进行模拟仿真，从而摆脱了传统的仅依赖实验的相关研究方法，通过一系列离散性准静态模型解决了经典微积分数学方法无法解决的动态和非线性磨损问题．所建立的方法具有良好的工程应用前景．     

改进的栅格法有限元网格剖分

提出一种改进的栅格法网格剖分算法,该算法综合了栅榕法和Delaunay算法的优点,生成了四边形和三角形混合单元,保证了整体性能与局部性态最优,满足汽车覆盖件冲压成形模拟软件对有限元网格质量的需求.实践证明,本文提出的改进的栅格法网格剖分算法可行有效,生成网格的质量高,程序容易实现.该算法已经成功集成到商业化冲压成形模拟软件KMAS中.     

高强度钢板热成形技术及力学问题研究进展

高强度钢板热成形技术是将传统的热处理技术(淬火)与冷冲压技术相结合的最新制造工艺,可以成形强度超过1 600 MPa的超高强度钢板.本文首先介绍了热成形技术的原理、一次及多次成形工艺和热成形过程中的核心制造技术;随后分析了热成形过程中材料的微观组织及力学性能变化,包括成形前、成形中及成形后材料性能的演变,介绍了与温度、马氏体转变速率相关的高温奥氏体材料模型,指出了其在热成形过程中的应用方法;研究了高强度钢板热成形材料的成形性能:分析了硬化指数n值对材料高温成形性的影响,并给出了最佳n$值温度区间;介绍了材料初始轧制各向异性对材料性能的影响,实验结果说明在热成形温度下晶格的各向异性将消失.对热成形过程中材料的本构关系进行了介绍:重点介绍了热、力及相变耦合本构模型;对热成形过程中的多相材料热力学参数和力学性能进行等效分析的混合定律进行了说明;介绍了相变体积应力及相变塑性应力等新概念;随后对热成形数值模拟技术进行了介绍:重点介绍了自主开发的KMAS(King-Meshanalysis sytem)热成形软件的动力显示、静力显示算法及温度场模拟技术;说明了将材料的高温性能引入接触与摩擦模型的接触控制参数的概念;随后基于车身碰撞力学的分析,介绍了热成形钢板在车身中应用的设计方法.最后对热成形技术今后的研究作出了展望.      

双曲覆盖件大位移抗凹刚度分析

应用几何非线性有限元方法对汽车双曲覆盖件的凹陷挠曲过程进行了分析计算，建立了大位移阶段载荷和位移的定量关系，与试验结果符合良好，提出了双曲覆盖件大位移抗凹刚度定量评估指标和检验准则，可用于预测和综合评价双曲覆盖件的大位移抗凹刚度，为汽车车身覆盖件的优化设计、合理选材和优化工艺提供理论依据。     

一种基于有限元网格的车身CAD曲面数据修复方法

针对车身CAD中非同构数据格式间的转换使自由形体的近似值发生变化而导致曲面片之间产生缝隙或网格叠加的情况，提出了一种基于有限元网格、应用于车身CAD曲面网格数据自动修复的方法。该方法还能够在一定程度上局部修复原来划分有缺陷的网格，从而降低对车身CAD模型有限元网格划分的质量要求，并通过工业复杂成形件的实际处理结果验证了该方法的有效性。     

三组结构面状态下不同产状结构面的力学效应研究

本文分析了三组结构面产状模型力学实验结果, 揭示了这种组合条件岩体中产生压剪区、张剪区及结构面、结构体的多种变形成分, 也揭示了压剪区和张剪区形成机理、及三组结构面组合下结构面产状的力学效应。     

粉末材料爆炸压实数值模拟

本文对粉末爆炸压实数值模拟作了系统评述。首先叙述了流体弹塑性体的模型、方程和计算方法;然后对一些典型的程序编码作了介绍;总结了粉末爆炸压实数值模拟最新进展,最后,对未来发展方向提出了我们的看法．      

CHARACTERIZATION OF POWDER FLOWABILITY USING MEASUREMENT OF ANGLE OF REPOSE

In response to the need in industry for a quick and reproducible method of measuring the flowability of powders in processes involving transport and storage, the apparently simple idea of measuring angle of repose has been revived. The simple tester first used has evolved over a number of years into the present version which is shown to be capable of handling quite small samples of powders that are even slightly cohesive. Experimental data are presented and results shown to compare consistently with the better known Hausner ratio.     

Duffing系统解的转迁集的解析表达式

通过对非线性Ｄｕｆｉｎｇ方程解的稳定性进行研究，得到了其周期一解失稳的转迁集的解析表达式，同时应用广义牛顿法，得到了Ｄｕｆｉｎｇ方程对称破缺分岔转迁集的解析表达式，与Ｕｅｄａ用模拟计算机的方法和Ａ．Ｙ．Ｔ．Ｌｅｕｎｇ用增量谐波平衡数值方法的结果吻合良好，克服了用模拟计算机或数字计算机确定物理参数平面上的转迁集计算工作量十分大的困难．     

航天器挠性梁伸展动力学特性数值分析

利用动量矩定理推导出滞挠性伸展梁航天器的姿态动力学方程,推导了梁质量微元的动力学方程,在梁等速伸展的情况下对动力学方程进行变换,通过Runge-Kutta积分法得出了数值解,结果表明：梁等速伸展时,其振动的振幅随其长度的增长而增大;随航天器初始姿态角速率的增大而增大;随伸展速率的增大而减小,航天器姿态角速率随梁伸展长度的增长而减小。     

CHARACTERIZATION OF POWDER FLOWABILITY USING MEASUREMENT OF ANGLE OF REPOSE

In response to the need in industry for a quick and reproducible method of measuring the flowability of powders in processes involving transport and storage, the apparently simple idea of measuring angle of repose has been revived. The simple tester first used has evolved over a number of years into the present version which is shown to be capable of handling quite small samples of powders that are even slightly cohesive. Experimental data are presented and results shown to compare consistently with the better known Hausner ratio.     

断层泥显微特征研究在桥基稳定性评价中的应用

基于SEM研究了桥基断裂断层泥的原状显微结构和显微构造、石英碎砾的显微构造、表面刻蚀形貌和结构特征 ,并进一步分析和评价了断裂的抗震和抗断关键问题 ,其对系统论证在断裂带上建设特大型过江桥梁工程的稳定性具有重大实际意义 ,并为镇扬大桥工程的合理设计和安全运行提供了地质依据     

金属晶界力学性质的计算机模拟

本文扼要介绍了基于原子间相互作用的计算机模拟方法以及它们应用于研究金属晶界上所取得的成功.文中列举了晶界的生成、原子弛豫结构、杂质偏聚和空位迁移等几个方面的工作作为例证.此外,对这种模拟方法的局限性作了评论.      

MODELING OF NONLINEAR BEHAVIORS OF IMMERSION JOINT

沉管隧道柔性接头的力学性能是其抗震设计的关键准则. 用有限元方法模拟接头的非线性力学性能需要解决接头处材料非线性和接触非线性两个问题. 为简化分析计算,该文采用分段线性化的方法表征接头的材料非线性问题,引进调整因子改进接触算法中的判断条件,处理接头的边界非线性问题. 通过沉管隧道接头的三维精细化建模,研究了沉管隧道接头在拟静力载荷下的响应,获得了接头的轴向等效刚度曲线、抗弯刚度曲线和非线性耦合的剪切特性曲线,进而分析了不同轴向压力对接头剪切特性的影响.     

MEMS材料力学性能的测试技术

微电子机械系统(MEMS)技术的迅速崛起,推动了所用材料微尺度力学性能测试技术的发展.首先按作用方式将实验分成压痕/划痕、弯曲、拉伸、扭转四大类,系统介绍检测MEMS材料微尺度力学性能的微型试样、测试方法及其实验结果.测试材料主要有硅、氧化硅、氮化硅和一些金属.实验结果主要包括基本的力学性能参数如弹性模量、残余应力、屈服强度、断裂强度和疲劳强度等.最后,简要分析了未来的发展需求.