板料激光弯曲过程的数值模拟

采用MSC.Marc非线性有限元软件,对板料激光弯曲过程进行了数值模拟.试验与数值模拟的相互印证表明:数值模拟的模型正确,计算过程可靠,计算结果可为板料激光弯曲工艺参数的选择提供依据.通过模拟多道次直线照射的过程可知,变形效果受照射路径次序的影响很大,应选择从固定端向自由端方向交替的双向照射路径,以保证板料在宽度方向上变形的均匀.模拟结果可为带筋结构壁板激光弯曲成形提供实用方案.     

可重构柔性多点模具蒙皮拉形模面补偿算法

针对单曲形蒙皮零件,建立了有限元数值模拟的离散模型和等效模型,通过对成形计算时间、垫层变形量和成形零件外形的比较,验证了等效模型的高效性和可靠性.为了消除垫层变形和板料回弹对成形精度的影响,采用有限元等效模型技术,基于位移调整法,提出了先进行板料回弹补偿再进行垫层变形补偿的模面补偿算法,并应用该算法分别对单曲形和双曲形蒙皮零件进行了拉形模面补偿分析.在得到的补偿模面上进行了单曲形和双曲形蒙皮零件成形试验,采用非接触光学测量系统进行数字化测量后,发现成形零件外形误差均在允许范围(±0.5 mm)之内,满足精度要求,验证了该模面补偿算法的有效性.      

预载荷下板料激光弯曲成形的工艺参数分析

预载荷下板料激光弯曲成形是一种较新的板料弯曲成形方法,本文对其工艺参数进行了分析研究。使用软件ABAQUS建立了预载荷下板料激光弯曲成形的有限元模型,并进行了试验验证,在此模型的基础上,采用均匀设计法进行了变工艺参数仿真试验设计,利用仿真试验结果建立了各工艺参数与变形量间的回归模型,并进一步分析了工艺参数对变形量的影响及其内在原因。研究表明,各工艺参数中扫描速度对变形量的影响最大,而激光功率的影响最小;光斑直径与扫描速度间存在对变形量有高度显著影响的负交互作用;变形量随预载荷增大近似呈指数上升,随激光功率的增大近似呈线性增大,随光斑直径的增大近似呈线性下降,随扫描速度的增大呈现先减小后增大的趋势。     

基于极限应力分析的十字形双向拉伸试件设计

十字形试件双向拉伸实验是实现复杂加载路径的有效方法,是研究板料后继屈服行为和成形极限可行的实验手段,解决十字形试件中心区的大变形、应力均匀性、应力测量计算方法等是其应用的主要问题.通过试件中心区减薄实现了中心区大变形以致颈缩破裂,给出了3种不同形式的中心区减薄形状,从应力均匀性、最大变形出现位置和避免应力集中等方面进行了优化对比分析,并探讨了计算中心区应力的解析方法.结果表明,中心区方形减薄的十字形试件有更好的中心区应力分布均匀性,更容易实现大变形以致破裂发生在中心区,能较好地控制应力集中,是更适用于板料成形极限应力图研究的实验装备.      

整体壁板压弯成形等效计算模型

分析了筋条内弯型整体壁板压弯成形过程中蒙皮和筋条的弹塑性变形分布,鉴于内弯筋条发生塑性变形而蒙皮主要为弹性变形的特点,提出了一种将蒙皮部分简化为虚拟材料筋条的几何等效方法.推导了基于惯性矩的虚拟材料等效系数计算公式,给出了复杂网格筋条壁板等效模型建立过程和虚拟材料系数计算方法.进行了Ⅰ型单筋条和网格筋条壁板的有限元分析和压弯实验,对比分析了完整模型和等效模型的计算效率和精度,并用实验数据进行了验证,表明建立的压弯成形有限元等效模型精度可靠、效率数倍提高,为大型整体壁板压弯成形分析和工艺参数优化提供了基础.     

拉形条件对镜面蒙皮成形质量的影响

在充分考虑滑移带出现与成形件贴模度的基础上,通过分析拉形速度、毛料几何尺寸、模具几何参数、润滑方式对成形质量的影响,确定了合理的飞机镜面蒙皮拉形条件.结果表明,改善板料变形的均匀性,延缓滑移带出现,增加成形面内材料的变形程度,是制定最优工艺参数、提高成形质量的主要措施.     

板料冲压成形回弹的数值模拟

回弹是板料成形过程中不可避免的现象.回弹的数值模拟作为解决回弹问题的有效方法,越来越受到工业界和学术界的重视.完整的回弹数值模拟分为2步,即冲头加载成形过程模拟和冲头卸载回弹过程模拟.本文比较了静力隐式和动力显式2种算法在计算回弹问题时的优劣,采用静力隐式算法建立了计算冲头加载成形过程模拟和冲头卸载回弹过程模拟的有限元模型,并利用自行开发的软件给出了计算实例.      

板料激光弯曲试验

针对大飞机壁板用的铝合金板料AA6056进行激光弯曲过程的试验研究.试验选用厚度为1.0 mm和2.5 mm的薄板,采用多组不同的工艺参数进行对比分析.采用直径0.1 mm的镍铬-镍硅热电偶作为温度传感器,YOKOGAWA MV200型便携式记录仪测量板料表面的温度;使用MV-1300UM CCD拍摄板料激光弯曲变形的过程,通过自行开发的实时采集软件记录并进行图像处理,最终得到了板料激光弯曲变形过程的实测曲线.试验结果为该过程的数值模拟提供了更为精确的验证依据,为深入研究板料激光弯曲过程奠定了试验基础.     

模拟成形性的计算机预测

运用人工神经网络,对板料基本成形性(单向拉伸、平面应变等基本试验的参数)与模拟成形性(拉深、杯突、扩孔、福井等模拟试验指标)二者的相关性进行了研究.在大量试验数据和反向传播算法的基础上,建立了描述相关性的B-P网络模型.通过该模型,对已知基本成形性参数的板料的模拟成形性指标进行了计算机预测,预测结果与试验结果比较接近.本文的研究方法和结果表明,人工神经网络是研究板料的模拟成形性的一条有效途径.     

模拟弹塑性碰撞的修正SPH方法

从基本的无网格光滑粒子法SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)近似出发,修正了模拟固体力学中大变形弹塑性碰撞的SPH方法.在边界处采用修正的边界条件,弹塑性分析过程中采用增量理论计算应力,迭代过程中用守恒光滑法进行滤波修正消除拉力不稳定.对SPH方法进行了程序实现,给出了杆弹塑性碰撞的算例.计算分析表明,SPH方法节点的影响域较大、精度较相同节点间距有限元法的结果有一定差距,但是通过增加粒子数量可以提高SPH的精度,保持了其简单性和计算大变形的特性.      

板料成形的数值分析及程序系统

本文讨论了板料成形的数值分析方法,并介绍一个能在微机上运行的程序系统——CASF(Computer Aided Sheetmetal Forming)01系统。 CASF01系统采用参数三次样条描述板金零件的几何外形,按弹-塑性流动理论用完全拉格朗日有限元法计算成形过程中的应力应变分布。由于参数样条的插值性和分段描述特点与有限元法的结构离散在基本思想和处理方法上的相似性,系统内曲面描述和力学分析程序间数据传递迅速方便。圆板胀形及其汽车零件的计算实例表明了CASF01系统的可靠性和实用性。     

飞机板金件冲压模CAD系统的研究与开发

以AutoCAD2000软件作为开发平台,使用其提供的二次开发工具Visual Lisp 和VBA,并以Sybase作为后台数据库管理系统,在飞机板金成形数据库Ashbase的基础上,结合生产实际,研究了飞机板金件冲压模CAD系统.实现了冲压模标准件和常用件参数化绘图,开发了拉深模设计模块.本系统融二维和三维于一体,提高了模具设计效率,实用性很强.      

基于数据库的飞机板金件工艺性审查系统研究

通过分析当前我国飞机板金零件工艺性审查的现状,提出了在工艺性审查中利用数据库及计算机辅助技术的必要性.分析了利用后台数据库创建工艺性审查系统的总体结构和实现方案,并对系统创建中的关键技术及解决方法进行了研究.通过使用本系统,可以大大提高飞机板金零件工艺性审查的效率和质量.     

飞机框肋类零件基础特征自动识别与提取算法

飞机框肋类零件是组成飞机骨架的重要零件,具有数量大、形状各异等特点,其生产制造所耗费的时间在飞机研制过程中占有较大比重。然而,通过现有CAD软件所提供的功能进行相关制造操作,无论是效率、质量等均已不能满足现代飞机设计和制造要求,围绕飞机框肋类零件研究和开发相关的自动化制造系统已迫在眉睫。基于框肋类零件边界表示模型对零件基础特征进行自动识别与提取,是实现后续相关工艺规划与加工的基础与前提。针对该问题,提出零件基础特征模型,并建立一种基于同侧面的特征识别算法,即:以零件STEP数据作为输入,选取两侧腹板面,应用属性邻接图（AAG）构建、有效邻面识别、关联面完整识别等方法,逐级识别各级关联面以构建两侧同侧面,通过同侧面单元匹配最终实现基础特征构造和特征邻接图构建。其中,针对零件三维模型中的碎面缺陷提出其定义与识别方法,以保证特征面识别的完整性。经由实例测试,验证所提算法的可行性与有效性。      

飞机板金成形数据库的开发

为了配合航空工业进一步技术更新,以信息化技术提升传统的飞机板金工艺,根据航空工业飞机生产、型号预研、板金工艺手册、工艺实验等大量数据信息,基于Sybase数据库管理系统,应用PowerBuilder开发软件,研究开发了一套集板材性能、成形工艺、机床设备、工装模具等数据资料的飞机板金成形数据库系统(Ashbase).对该系统在设计思想、总体结构、系统功能、数据表现等方面的设计与实现方法进行了分析.      

立体物料仓库单元的机械系统FMEA分析

立体物料仓库单元是钣金自动化智能生产线中重要的板料储存中心，其可靠性问题直接关系到钣金自动化智能生产线的可靠性，因此，对钣金自动化智能生产线的立体物料仓库单元机械系统进行故障模式及影响分析(FMEA)十分重要。针对传统FMEA中缺少功能和故障因果关系分析的问题，提出使用维护感知设计环境(MADe)软件对立体物料仓库单元的机械系统进行功能分析和故障数据分析，并建立立体物料仓库单元的功能模型图和机械系统的故障因果关系图。在此基础上，根据立体物料仓库单元功能模型图构建机械系统的模糊认知图(FCM)邻接矩阵，再通过计算得出立体物料仓库单元机械系统的FMEA表。对立体物料仓库单元机械系统进行基于MADe软件的FMEA分析显示，所提方法对提高钣金自动化智能生产线可靠性具有通用性。      

基于KBE的飞机板金件工艺性审查系统

由于板金零件的可成形性取决于多方面的因素,板金零件成形的工艺性审查也就显得十分复杂,工艺审查的合理性和准确性往往成为飞机设计和制造的矛盾焦点.通过分析当前我国飞机板金零件工艺性审查的现状,提出了在工艺性审查中利用基于知识的(KBE,Knowledge Based Engineering)技术的必要性.分析了利用后台数据库及知识库创建工艺性审查系统的总体结构和实现方案,并对系统创建中的关键技术及解决方法进行了研究.通过实例验证了该系统的功能及可靠性.      

太空发电站参数化有限元建模与设计平台

在进行太空发电站的动力学与控制研究时,由于其结构尺寸庞大,单元与节点众多,传统有限元建模方法效率极低,通常只能将其假设为刚体或刚柔耦合系统,但这种近似简化处理必然会导致真实动力学特性的缺失。因此,文章提出一种太空发电站参数化有限元建模方法并建立设计平台,旨在缩短有限元建模周期,提高太空发电站设计、分析与优化的效率。以平台式太空发电站为原型,介绍了其基本参数与有限元模型。定义了易用的有限元节点与单元编号规则并给出了参数设置过程。借助APDL、UIDL,以及TCL/TK的混合编程技术,建立了太空发电站参数化有限元模块及设计平台,利用简单的菜单及人机交互界面实现电站的参数化有限元建模,设计人员从输入参数到开始建模的前处理时间不会超过2min,提高了建模效率。     

基于实例的飞机板金工艺知识库的构建

为了配合航空工业进一步技术更新,以信息化技术提升传统的飞机板金成形工艺,根据航空工业飞机生产、型号预研、板金成形工艺手册、工艺实验等大量信息数据,以Oracle数据库作为后台的支撑数据库,应用面向对象的Visual C+ +.NET作为前台开发工具,研究开发了一套基于实例的飞机板金工艺知识库系统,该系统建立了统一的工艺实例信息模型,以工艺实例作为基本信息单元,涵盖大量的成形工艺、工装模具等数据信息,具有知识维护、知识匹配和知识修正等功能.本文还对该系统的体系结构、实现方法及关键技术进行了分析.