机架间距对U形件成形及回弹的影响

为了研究成形道次对U形件辊弯成形过程中应力、应变及回弹的影响,使用有限元软件ANSYS建立模型,利用ANSYS的动态显式算法,对不同机架间距下板料在辊弯成形过程中圆角处应力、应变规律进行了研究,利用其静态隐式算法分析了机架间距对U形件回弹量的影响。结果发现,板料成形过程中,随着机架间距的改变,U形件圆角处的应力、应变值及回弹量均变化不大。     

TA2纯钛板辊弯成形回弹显微机理分析

对TA2纯钛板辊弯成形回弹显微机理进行了系统研究，采用辊弯成形工艺对TA2纯钛板进行了单道次及多道次不同设计角度的冷变形加工。首先，研究了不同设计角度辊弯成形板材的回弹规律，其次，利用显微硬度计测试了辊弯成形样品的显微硬度变化，最后，通过电子背散射衍射实验研究了TA2辊弯成形板材的显微组织、织构和取向差的演变规律。结果表明，在单道次辊弯成形实验中，随着设计角度的增大，回弹逐渐减小，显微硬度逐渐增大，主要原因是孪生参与协调塑性变形，织构强度逐渐增大，变形量增大导致位错密度降低。在终设计角度为30°的辊弯成形实验中，随着道次数的增加，回弹逐渐增大，而显微硬度逐渐降低，孪生现象消失，织构强度逐渐降低，位错密度逐渐增大，这是由变形量递增，反复加载卸载后通过位错滑移产生的弹性回复逐渐增大导致的，这是由辊弯成形所特有的工艺特点决定的。     

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%。     

三辊滚弯成形过程的回弹研究与试验分析

回弹是板材滚弯成形过程中一种不可避免的现象,直接影响着板材的加工精度。为了提高三辊卷板机板材回弹后的成形质量,建立了三辊回弹理论模型,预测了板材回弹后的滚弯成形半径;利用ABAQUS仿真软件分析了滚弯变形区的应力场分布,分析了上辊下压量、轧辊与板材间的摩擦力以及多道次滚弯成形对板材回弹的影响规律;通过多道次滚弯试验进行了验证。试验结果表明:随着上辊下压量和摩擦系数的增大,板材回弹量的下降趋势逐渐趋于平缓;多道次滚弯加工降低了板材回弹时的波动,提高了回弹均匀性,板材的成形质量随之提高;相较于多道次滚弯试验,三辊回弹理论模型的最大误差为8.4%,有限元模型的最大误差为6.7%,都具有较高的精度。     

Invar 36合金厚板四辊滚弯成形及回弹规律研究

为了分析Invar 36合金厚板的四辊滚弯成形工艺及工艺参数对滚弯回弹的影响规律,进行了不同板料厚度和工艺参数条件下的Invar 36合金厚板四辊滚弯实验,同时基于ABAQUS有限元平台,利用Swift硬化模型、Mises屈服准则,建立了四辊滚弯有限元模型。通过有限元模拟结果与滚弯实验结果的对比发现,随着设定弯曲半径的减小,模拟精度随之提高。总体而言,有限元模拟结果和实验结果吻合度高,利用该有限元模型可精确预测Invar 36合金板料四辊滚弯成形件曲率半径。综合实验和数值模拟结果表明,弯曲半径越大、板料厚度越小、上下辊夹持力越小,则弹塑性变形中弹性应变占比越大,回弹越显著。     

定模动辊变截面辊弯成形有限元分析

基于ABAQUS/Explicit显示动力模块对DP980高强钢定模动辊变截面辊弯成形建立有限元模型,分析板材成形后的等效应力、等效塑性应变及截面厚度的分布特点,并进行安全校核。获得了轧辊成形力与板材的回弹量,为轧辊设计提供了依据。通过实验验证了定模动辊变截面辊弯成形工艺的可行性及有限元分析结果的可靠性。     

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。     

大型船用卷板机卷板成形过程的数值模拟

首先对卷板成形过程进行了理论分析;然后用有限元分析软件ABAQUS对某大型船用卷板机板料滚弯成形及回弹的过程进行模拟,得到了成形件的应力分布与应变分布;研究了上辊不同下压量对其成形过程的影响,分析了滚弯过程中辊子和板料间的法向接触正压力,并将仿真值和理论计算值进行了比较,分析了产生误差的原因.同时,分析了辊子对板料的切...     

基于缺陷控制的DP980高强钢三维变截面辊弯成形有限元仿真

三维变截面辊弯成形时,辊组共轭空间曲线扫出空间曲面时仅能控制该曲线上的一点,存在非控制区,因此造成变截面辊弯过程中底部腹板具有"自由变形区",出现成形缺陷。基于双齿条单齿轮轴系结构的三维变截面辊弯成形装备,提出缺陷控制方法,并基于ABAQUS有限元仿真软件,建立缺陷优化仿真模型。针对DP980双相钢材料进行某汽车构件成形全流程有限元仿真,获得板材成形过程中复杂的变形规律、轧辊成形力与回弹预测。仿真结果表明,缺陷控制方法效果明显,成形件质量较好。通过成形实验进一步验证了缺陷控制的有效性,成形质量与仿真结果基本保持一致。     

中厚板多点成形中回弹的数值模拟

回弹是影响成形件质量的主要因素之一，是板材冷冲压成形中必须解决的问题。以圆柱面和球面件为例，采用显-隐式算法模拟多点成形中厚板时的回弹现象。显式算法模拟加载成形过程，隐式算法模拟卸载回弹过程。模拟中采用Mises屈服准则的双线性各向同性硬化材料模型。对不同板厚和不同变形量的成形件进行回弹数值模拟，分析回弹的趋势和回弹的影响因素。得出：成形件的板厚越大、变形量越大，卸载后的回弹越小。     

3004Al帽形钣金件基于优化函数协同变横向辊距技术的辊弯成形研究

在帽型钣金件辊弯成形过程中,传统的辊弯技术在辊弯过程中常常出现起皱、辊裂、变形等缺陷。针对上述问题,提出优化函数协同变横向辊距技术,即依据帽形件的截面形状对抽象函数优化,确定优化函数参数;对横向辊间距进一步优化,建立变辊距辊弯系统。首先,通过对抽象函数进行参数化设置,对材料3004Al的帽形件的辊弯成形进行了有限元模拟,确定优化函数;随后,在优化函数的辊弯环境中,对帽形件在多组恒值横向辊距中进行了辊弯模拟,从而确定变横向辊间距,并利用优化函数协同变横向辊距技术对3004Al帽形件进行辊弯实验。研究表明:基于优化函数协同变横向辊距技术的辊弯成形模拟结果与实验结果相吻合,且辊弯效率高、质量好。     

铝型材三维拉弯成形回弹预测的理论解析与数值模拟

通过对柔性多点三维拉弯成形工艺原理进行抽象与合理简化,将矩形截面三维拉弯成形过程等效为菱形截面的二维弯曲过程,建立了菱形截面型材回弹理论分析模型;随后建立了矩形截面型材拉弯成形过程及回弹变形的数值模拟模型;基于开发的柔性多点成形装置,分别对比数值模拟和理论解析模型与实验回弹的结果,验证了理论模型的有效性。研究结果表明,理论模型与实验的误差值大于数值模拟与实验的误差值,最大误差值为1.3124 mm,发生在离型材中心最远距离处,且小于目标成形件的最小误差值2 mm。并且理论模型的计算较数值模拟模型更为简单、用时更短,为以后的三维拉弯回弹预测研究提供了理论参考。     

四辊连续滚弯侧辊位移计算与数值模拟

在四辊卷板过程中,卷制工件的曲率主要取决于侧辊的位移量。以塑性弯曲理论为基础,对四辊连续滚弯过程中板材各阶段的变形情况进行了理论分析。根据卸载定理推导出双线性硬化模型板材的回弹曲率计算公式,建立了四辊连续滚弯侧辊位移的数学模型。利用ABAQUS有限元软件对四辊连续滚弯过程进行三维动态模拟,对仿真值和理论值进行了比较,分析了不同板厚下侧辊进给量、相对弯曲半径与成形曲率半径之间的关系。结果表明:有限元仿真误差较小,可以用来指导实践;随着侧辊进给量的增加,板厚对成形曲率半径的影响逐渐减小;成形曲率半径随着相对弯曲半径的增加基本呈线性关系变化。     

基于快速测量的曲面多点成形精度控制

在板类件多点成形中,由于板料回弹、工件定位等因素,成形后的工件曲面与目标模型之间存在误差。文章通过激光快速扫描测量获得成形后工件的三维形状点云数据,经平滑去噪后,用对异常点不敏感的鲁棒最小二乘法进行B样条曲面拟合。将重构的曲面与目标模型配准计算后将曲面误差反馈到多点CAD系统,根据该误差进行回弹补偿、闭环修正工件曲面误差,并给出应用实例。结果表明,基于快速测量的曲面多点成形精度控制技术充分利用了多点成形的快速性的特点,通过三维空间形状反馈,来提高多点成形的精度。     

基于不同单元类型的DP980钢辊弯成形仿真与回弹分析

运用常规壳单元和连续体壳单元对厚度为0.9mm的DP980钢板U型辊弯成形进行了有限元仿真分析,并采用动态结果导入静态算法的回弹方法,对模拟结果进行了精确的回弹分析。结果表明,相比实验结果,连续体壳单元在辊弯成形有限元仿真中的运算更加精确,仿真结果具有更高的形状和尺寸精度。并且在加入静态回弹分析后,分析结果与实验结果更加吻合,左右边腿成形角度误差仅为2.19%和1.52%。该方法对今后辊弯成形有限元仿真有较好的参考和指导意义。     

动力显式有限元法辊弯成形全流程仿真技术研究

辊弯成形是大位移、大转动、有限应变的过程,具有复杂的非线性特征,成形规律难以通过传统“试错法”把握。为避免成形缺陷,降低开发成本,采用有限元法对辊弯成形进行全流程仿真,可以准确预测辊弯成形过程中应力-应变分布与变化规律,辅助工艺设计与产品开发。采用动力显式算法,可以缩减计算规模,避免隐式算法的迭代收敛问题等限制,容易实现大规模并行计算,减少计算时间。通过对槽型件的辊弯成形进行全流程仿真实例,验证了该方法的有效性。     

金属板材三辊滚弯成形解析建模与数值模拟

提出一种将解析数学模型和有限元模型结合起来的方法来研究三辊滚弯成形过程。两模型分别定量求解及模拟分析了内辊下压加载位移量与板料弯曲回弹半径之间的非线性关系。并将此应用于一半圆形板材工件(3105 mm×714 mm×545 mm)的成形模拟及实验加工中。结果表明,该解析数学模型和有限元数值模型都能较精确预测内辊位移加载量,有限元模型比基于三点梁弯曲理论的数学模型更接近实际的成形过程,利用数值模拟优化后的参数进行实际成形的工件的平均误差为+0.715/-0.652 mm,完全满足形位精度要求,说明该解析模型及数值模拟方法合理有效。     

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。     

地铁用高强度不锈钢弧形板冷弯成形过程的模拟及实验

针对不锈钢弧形板尺寸精度要求高导致成形工艺难度大的问题,以符拉索夫开口薄壁梁理论为基础,推导出符合高强度不锈钢弧形板成形过程中横向变形、纵向变形的能量计算式及弯曲角度的表达式,并编制出成形工艺。以理论计算为基础建立数学模型,模拟弧形板成形过程,根据在成形过程中出现的褶皱、翻边等问题对模型进行修正,增加侧辊,最终获得理想的板形。以成形过程中的轧制力大小及不锈钢弧形板成形后的回弹量;判定理论道次变形量分配的合理性。对合作企业的冷弯成形机组进行改造,依据最优仿真结果进行实验,反复修正后的工艺模型能顺利辊弯出高强度不锈钢弧形板产品,而且机组的轧制力能稳定,成形后的回弹量较小,产品质量满足用户精度要求。该研究对形成最优成形工艺,提高辊弯质量和精度具有重要指导作用。     

弯曲回弹逆解公式及其在焊管预弯机组设计中的应用

根据小曲率弯曲成形的特点，考虑了板料弯曲的纯弹性变形部分对回弹的影响，推导出根据板料强度、厚度和最终成形半径直接计算弯曲半径的回弹逆解公式，并应用于大口径UOE焊管预弯成形的设计上。根据计算公式给出了B-X100钢级板料UOE焊管预弯成形的预弯辊半径优化设计诺谟图。