型材三维拉弯成形数值模拟及回弹特性研究

轻量化薄壁三维弯曲结构件广泛应用于大型高端装备制造业当中,然而,受材料性能及复杂目标零件形状的约束,三维弯曲成形件的回弹问题尤为突出。为此,通过对柔性多点三维拉弯成形工艺原理的抽象与合理简化,建立了矩形截面型材的成形过程及回弹变形的有限元仿真模型,基于开发的柔性多点成形装备,利用实验验证了上述模型的有效性。随后,对不同截面形状(矩形、T形、L形)铝型材开展回弹特性研究。回弹预测水平和垂直方向最大绝对误差为0.52和0.36 mm,最大相对误差为14.77%,仿真结果与实验结果基本吻合,且回弹变形的变化趋势一致。在相同材料和调形参数条件下,矩形、T形、L形截面成形件轮廓度误差分别为1.72%,0.84%,0.62%,依次递减,而失去对称几何结构的截面型材截面变形程度依次递增。以上研究成果为实现任意截面形状三维拉弯制件的精确成形奠定了基础。     

复杂截面铝合金型材拉弯成形有限元模拟

本文对矩形管截面铝合金型材拉弯成形工艺进行了研究 ,建立了位移控制拉弯工艺的有限元模型 ,采用ABAQUS软件对几种不同截面的铝合金型材拉弯成形过程进行了数值模拟 ,分析了不同补拉量对型材的截面畸变和回弹的影响以及不同截面形状抵抗拉弯成形时截面畸变的能力。其结果和方法对铝合金型材的拉弯成形工艺具有参考价值。     

铝合金型材拉弯有限元模拟

型材拉弯成形过程模拟属于高度非线性准静态问题,选择动力显示模块进行数值模拟时,需要考虑模拟分析步时间的敏感性。针对通用的型材拉弯工艺,在模拟分析步时间的敏感性分析基础上,采用ABAQUS/Explicit模块,建立了型材拉弯成形的准静态分析有限元模型。并采用ABAQUS/Standard模块分析预测回弹、侧壁厚度和截面畸变。为验证模拟方法的有效性,采用A-7B数控拉弯成形机完成2024-O铝合金Z型截面型材拉弯试验,测量试验件的回弹量、厚度和截面畸变情况。试验与模拟结果对比表明:补拉伸量对回弹量、厚度和截面畸变的影响趋势一致,其中,回弹量和厚度的平均相对误差分别为13.74%,1.66%。建立的模型能有效地应用于铝合金型材拉弯成形模拟。     

中空铝合金型材拉弯成形工艺研究

拉弯成形工艺具有成形精度高、回弹量小、生产效率高的优点,对轨道列车端顶弯梁进行拉弯数值模拟与成形实验。利用数学解析法计算得到了型材拉弯过程中夹钳的运动轨迹,并定义了型材拉弯过程中典型的成形缺陷。利用有限元模拟对比分析不同选材和工艺参数下成形后零件的应力分布、回弹、截面畸变和空间扭转。研究结果表明:选用ENAW-6005-T4材料可以避免型材拉弯过程中的断裂;采用预拉0.5%和补拉1.5%的加载组合时,型材的卸载回弹量最小;采用1.5 MPa的填充压强可以有效地抑制型材外壁的内凹;改善摩擦条件可以减小成形后的空间扭曲。采用优化后的工艺参数进行了实验验证,测量结果和数值分析规律相吻合。     

异形闭截面型材灌砂拉弯成形有限元模拟

采用数值模拟软件ABAQUS对前弯管拉弯成形过程进行了有限元模拟,分别研究了普通拉弯过程与灌砂拉弯过程中工艺参数对型材成形缺陷的影响.结果表明,所建模型能较好地反映实际情况.在相同的弯曲角度及工艺参数条件下,同普通拉弯工艺相比,灌砂拉弯工艺能较好地减少异形闭截面型材的弯曲回弹量和截面畸变量,这能为实际生产工艺提供参考.     

塑料包覆铝型材拉伸弯曲实验研究

针对轿车用复杂截面PVC塑料包覆铝型材密封条的三维拉弯成形,采用控制拉伸量的方法,通过选择合理的预拉量、恰当的成形模具截面及型材间填充物,对该截面型材进行了平面和垂直拉弯成形实验,得到了该型材平面和垂直拉弯的半径回弹量。结果显示,垂直拉弯回弹量是平面回弹量的1倍多,实验结果为研制该型材及同类产品拉弯工装模具和工艺参数选择,提供了依据。     

型材拉弯数值模拟夹钳边界条件的一种等效模型

拉弯是一种重要的型材弯曲工艺,被广泛应用于汽车和飞机制造业。有效应用该工艺必须了解不同工艺参数如何影响工艺过程和零件最终形状。当前数值模拟是研究这些问题的一种有效手段。然而准确模拟成形过程的前提是准确描述毛料的边界条件。张臂式拉弯夹钳力矩边界条件复杂,在数值模拟中处理困难,为此该文提出了一种位移加载等效模型。利用该模型对矩形中空截面铝合金型材张臂式拉弯过程进行了模拟和试验验证。切向应变、截面畸变和回弹模拟结果与试验结果基本吻合,说明上述夹钳等效模型可行,为后续工艺参数优化提供了基础。     

铝型材拉弯回弹数值模拟研究

简要介绍了型材拉弯成形工艺方法,同时还介绍了拉弯成形基本原理,分析了拉弯工艺加载方式,建立了型材拉弯成形有限元模型,模拟了铝型材拉弯成形过程及回弹。模拟结果表明,不同的加载方式和工艺参数对型材拉弯成形质量有一定的影响。     

典型铝合金型材零件拉弯成形工艺的数值模拟与实验研究

针对型材拉弯成形过程的起皱、破裂和回弹等问题,对成形后的2B06铝合金型材零件进行测试分析。利用ABAQUS软件对其拉弯成形过程进行有限元模拟。预测出零件成形过程中容易出现的起皱和破裂区域,验证了数值模拟回弹过程的准确度。研究结果表明,成形过程中零件的圆角处切向应力较大,为型材零件成形时的危险区域,容易引起减薄和破裂。零件的圆角外侧切向应力约为圆角内侧切向应力的3倍,造成型材零件产生回弹。通过回弹量对比,可以看出数值模拟结果和实验结果总体上吻合良好。因此,对铝合金型材拉弯成形过程进行数值模拟,可以有效预防成形中缺陷的产生。     

π截面铝合金型材拉弯成形工艺数值模拟研究

针对A7075-T6型材结构件,利用ABAQUS软件建立π型截面型材拉弯成形有限元模型,对该铝合金型材结构件拉弯成形进行数值模拟,并分析预拉量、补拉量、弯曲半径及摩擦系数的变化对回弹的影响。结果表明:预拉量、补拉量、弯曲半径和摩系数都会影响回弹量,在相对应的变化范围内,回弹随着预拉量、补拉量的增大有明显减小的趋势,而回弹量与弯曲半径和摩擦系数均呈正相关。其中对回弹量的变化影响较为明显的为拉伸量;当预拉量为1%,补拉量为2%,摩擦系数为0. 08,弯曲半径为200 mm时,回弹最小。     

铝型材推弯工艺

通过铝型材圆环的推弯实验,研究了推弯工艺原理、变形过程,结合有限元模拟得到了和实验结果相吻合的型材厚度分布、成形零件卸载回弹后的曲率半径及型材截面畸变.结果表明:推弯零件曲率及截面畸变一致性高,成形模具结构简单且便于调整,数值模拟可以用于推弯工艺的优化分析.     

塑料包覆铝型材拉弯回弹研究

回弹是由卸载过程中内力重新分布引起的,直接影响制件的成形精度。文章针对塑料包覆铝型材拉弯成形过程,对π形状型材等曲率拉弯进行了应力应变分析,用解析法得到了型材的宏观弹性模量,推导了半径回弹公式,并对该截面型材进行了平面等曲率拉弯成形实验,分别得到了解析计算和实际测量的回弹后半径,结果显示了解析半径回弹计算的正确,解析计算和试验值比较吻合。     

不同材料型材拉弯成形性的比较

介绍了型材拉弯成形性的比较方法,通过数值模拟,建立不同型材的拉弯成形性图,用于评估截面畸变等缺陷产生的难易;以某轿车门框复杂截面型材为例,进行了AA6060—T4和TRIP800两种型材拉弯成形性的对比,表明铝合金型材比钢型材具有更好的拉弯成形性,可得到较高的成形精度,有利于轿车车身轻量化设计。     

二维型材拉弯成形有限元模拟夹头运动轨迹设计算法

当采用位移法进行型材拉弯成形过程有限元模拟时,需要设计夹头的运动轨迹。针对于拉弯件引导线是复杂的二维变曲率问题难以处理,提出了一种根据型材拉弯零件数模截面形心引导线离散点数据,得出不同预拉量和在拉弯过程中截面中性层内移量与夹头在拉弯过程中的位移轨迹坐标的关系的计算模型,并根据有限元边界条件的定义要求,通过变换和归一处理,建立了拉弯成形模拟过程中夹头的位移边界条件定义数据的计算方法。通过有限元模拟实例验证,表明所建立的拉弯成形夹头轨迹设计算法准确可靠。     

变截面型材拉弯成形工艺仿真与优化

根据7075铝合金变截面缘条零件的特征建立有限元仿真模型,研究变曲率型材成形过程中的各项工艺参数对零件拉弯成形时所产生的起皱和回弹等表面质量问题的影响。在等截面与变截面的不同条件下的拉弯仿真工艺参数的选择,会直接影响成形结果。加大拉紧力,可以有效解决拉弯后零件的起皱现象;在相同拉紧力下,减小型材宽度,可以避免型材断裂的问题。增加包覆角度,可以降低拉弯后零件的回弹量,也可以使零件卸载后的相对于模具的位移缩短。工艺仿真与工艺参数的优化可以解决拉弯后零件的起皱和回弹现象,并通过工艺试验对仿真后的结果进行工艺验证。     

基于ABAQUS二次开发的Z型材滚弯回弹预测研究

为根据具体情况建立合适的非对称截面Z型材滚弯回弹本构模型，解决铝合金型材成形过程中波动性较强的问题以及滚弯成形件卸载后不可避免的回弹变形导致的滚弯成形件实际外形尺寸偏离几何设计要求的问题，通过综合考虑型材材料属性、截面几何特征和模型构建等因素，基于材料的各向同性弹塑性本构模型，采用VUMAT显式分析法对型材的动态本构模型进行了二次开发。通过将ABAQUS二次开发获得的回弹预测结果与实验数据、理论数据、内核处理数据和VUMAT子程序数据进行对比，预测了滚弯回弹半径。在相同目标成形半径下，回弹预测最大相对误差从3.34%减小到2.83%。     

基于响应面和神经网络模型的7003-T4铝合金防撞横梁拉弯成形多目标优化

以截面形状为目字形的7003-T4铝合金型材为研究对象,以防撞横梁质量最轻和型材拉弯成形之后的截面畸变量最小为目标,以回弹量和最大减薄率为成形质量约束,以横梁摆锤碰撞时摆锤侵入位移为刚度约束,基于有限元仿真技术和NSGA-Ⅱ多目标优化算法,对型材筋的分布、厚度分布以及拉弯成形时的预拉力大小和摩擦系数进行优化设计。研究表明:在没有补拉阶段的型材拉弯成形过程中,影响型材成形后回弹量和截面畸变量的敏感因素顺序为:预拉力大小、摩擦系数;所建立的防撞横梁质量以及摆锤碰撞刚度的多项式响应面模型和回弹量、截面畸变量以及最大减薄率的神经网络模型均具有较高的精度;通过NSGA-Ⅱ多目标优化算法获得型材结构-工艺参数的Pareto最优解。     

变截面辊弯回弹机理研究

通过设定不同的边腿高度、边腿成形半径、板厚和材料属性等工艺条件,建立了柔性变截面辊弯有限元模型,对型材边腿在辊弯过程中的回弹现象进行了仿真研究和试验验证。结果表明:边腿高度在变截面辊弯回弹过程中起到主导作用,且不易受到其他因素的干扰,边腿成形半径对回弹角的影响作用仅次于边腿高度,板厚和材料属性对回弹角的影响相对较小。型材变截面边腿部分在折弯过程中沿成形方向会受到较大的附加变形,从而产生更大的纵向应变,成形完毕后其内部积累了更大的纵向残余应力,直接导致变截面边腿回弹量的增大。     

型材拉弯模拟算法的开发及应用

开发了基于有限元增量理论和BWC壳单元的型材拉弯模拟算法.本算法对型材拉弯机构中夹钳的运动进行了深入分析.采用速度约束的方法来模拟夹钳的运动轨迹,并对夹钳所在板料位置上的节点进行约束处理,保证了夹钳速度加载的正确性.以矩形截面型材拉弯零件为例,采用文献中的夹钳运动加载方案对其进行型材拉弯成形模拟.将本算法计算的结果与文...     

大型异型材拉弯成形有限元模拟技术研究

异型材几何截面非对称特征与拉弯围转成形特点构成了型材拉弯有限元模拟过程中的许多特殊的问题,如易发生较大的扭转变形,出现贴模错误,初始接触错误,加载轨迹长,动态效应明显,刚体发生变形,计算量过大等.本文针对某飞机上大型复杂异型截面型材零件拉弯过程有限元模拟技术进行了研究,通过对加引导面模具设计、网格划分、加载轨迹设计、夹钳及毛料圆角处理等关键技术的研究,解决了型材拉弯成形模拟中的上述问题,应用有限元分析软件ABAQUS,实现了大型异型材的拉弯成形数值模拟.