方矩形管第一道次辊弯成形过程的变形和应力场

应用三维大变形弹塑性有限元法,对方矩形管第一道镒辊弯成形过程中金属流动规律以及 应力分布进行了模拟分析。文中考虑了轧件的弹复,保证了下一道次为形历史的延续,从而为真实模拟方矩形宫续辊弯成形过程奠定基础。本文的结果对辊弯成形中的产品质量的控制和孔型的优化有着重要意义。     

两辊楔横轧等内径空心轴产生椭圆原因的数值模拟研究

针对两辊楔横轧等内径空心轴轧件易产生椭圆的问题,采用有限元数值模拟方法,研究了两辊楔横轧等内径空心轴的轧制成形过程及应力应变情况.结果表明成形过程中轧件的径向压缩和轴向流动不匹配,造成金属切向流动显著、圆周长大,这是椭圆形成的主要原因.     

前轴成型辊锻工艺及三维有限元模拟

分析了前轴成型辊锻与模锻复合成形工艺的优点和工艺路线,采用刚粘塑性有限元方法对其成型辊锻过程进行了模拟,获得了辊锻成形流动过程和力能曲线,揭示了成型辊锻金属流动规律以及模腔设计和成形载荷之间的联系．通过成型辊锻各道次成形力与扭矩数值的比较,表明变形抗力是按辊锻顺序逐道增加的,对此进行了解释．将模拟锻件和实验锻件进行了对比,显示了金属流动的一致性和有限元模拟结果的正确性．实践证明,采用有限元技术研究前轴成型辊锻工艺,能减少工艺设计和工艺调试时间30％以上,有利于快速市场响应．     

方管闭式辊弯成型过程的变形及流场

采用三维弹塑性大变形有限元法模拟了方管四辊辊弯成形过程，给出了变形场、流场和瞬态应变场等场变量分布，研究了不同孔型对方管壁厚变化及金属流动的影响，对角部缺陷和内孔缺陷进行了计算机模拟分析，为建立闭式辊弯成形理论奠定了基础．     

基于Abaqus的不锈钢波纹板冷弯成形有限元分析

采用Abaqus有限元分析软件,对不锈钢波纹板冷弯成形过程进行了计算机模拟仿真。提取了仿真模型里零件的每个道次的应力、应变云图和关键节点的应力应变时间历程曲线以及横向应变曲线。模拟结果显示:板料在每个道次成形中,轧辊压下的部分应力比较集中,比较容易出现破裂的缺陷,成形以后板料的应力降低;波纹板的斜面部分在辊弯成形的过程中经历了弯曲反弯曲的过程,并且在斜面的内外表面存在方向相反的剪切应力。     

冷轧机工作辊非对称弯辊的板形调控理论研究与应用

为减少冷轧带钢的非对称板形缺陷的产生,设计了工作辊非对称弯辊控制系统.应用影响函数法计算辊系变形,同时考虑辊缝中金属横向流动对带钢出口横向张力分布的影响,通过迭代法计算出工作辊两端施加不同弯辊力后的辊间压力分布、出口厚度横向分布以及出口横向张应力分布.理论分析结果表明,工作辊非对称弯辊可以在一定程度上改善辊间压力分布不均,减轻轧辊磨损和减少轧辊掉皮事故的发生,降低带钢边部的非对称板形缺陷.实际应用结果证明,当倾斜调整量小于10%时,应用工作辊非对称弯辊替代倾斜调整,可以获得更好的板形精度.     

连续辊弯成形过程模拟研究

以现场典型产品为研究对象,模拟板带连续冷弯成形过程,基于有限元分析软件,开发冷弯成形过程仿真软件.ANSYS-LSDYNA显式动力学非线性模拟结果表明,冷弯成形过程第一部分型钢等效应力模拟平均值与实验值吻合,弯角变形区塑性等效应变随道次变化情况模拟结果表明,中间道次变形分配欠均匀,辊花工艺尚需优化.     

变截面辊弯成形装备运动特性研究

针对U型变截面零件辊弯成形工艺要求,对变截面辊弯成形装备设计方案及其运动特性进行了研究。给出了变截面辊弯成形机的结构组成与工作原理、机构模型及其运动学方程,求解了符号形式的运动学逆解,获得了变截面辊弯成形机各个驱动轴的运动特性与末端轧辊路径的几何特性、机床结构参数以及加工速度之间的数学表达式。采用Mathematica编程对逆运动学进行仿真,获得了所有驱动轴的运动特性仿真曲线,仿真运动规律与成形工艺要求一致。基于设计方案制造了变截面辊弯成形装备,并完成了变截面辊弯成形零件的成形加工实验。实例仿真和实验结果表明:装备移动关节驱动轴的运动特性与机械结构参数、加工速度以及轧辊成形轨迹曲线有关,而转动关节驱动轴的运动特性只与轧辊运动轨迹曲线有关;新方案能够完成板材的进给、拉伸和折弯操作,实现连续的变截面辊弯成形加工,成形精度可达0.397mm。     

矫直过程截面复杂反弯的应力分布与反弯特性解析

为了深入研究和认识辊式矫直过程中截面的反弯特性,研究存在弹塑性弯曲历史的截而弯曲过程,采用工程弹塑性力学基本理论,建立合理的辊式矫直复杂弯曲力学模型.解析证明经历二次反弯的截面应力形式应当由两次弯曲参数构成的平面方能进行描述,二次反弯过程截面的弯矩(M)与曲率比(C)的关系实际为包含两次弯曲的2个弯曲参数的复杂函数.通过对经历二次反弯的截面应力分布与反弯特性的解析,证明辊式矫直过程中经历多次弹塑性弯曲的截面受变形历史的影响,其应力分布函数及M-C关系都不再是简单关系,而是包含全部弯曲历史参数的复杂函数形态.解析结果表明:辊式矫直过程中经历二次反弯的金属条材截面弹性极限弯矩值下降,弯曲所需弯矩减小,弯曲回弹比增大,工程应用时应对相关工艺参数进行相应调整.     

多道次辊弯成形数值模拟技术

利用ABAQUS软件对多道次辊弯成形数值模拟技术进行了研究.基于动力显式算法,采用引导板带动板料进入轧辊的模拟方式,建立开口类型钢多道次辊弯成形的有限元模型.重点分析了多道次模拟中,模型建立、单元选择、边界条件、虚拟成形速度、加载曲线、摩擦模型和回弹等关键问题,提出了适合于多道次辊弯成形分析的数值模拟方法.通过模拟外卷边槽钢的12道次辊弯成形过程,验证了方法的有效性.     

紫铜材料齿条冷滚打金属变形行为研究

分析了齿条高速冷滚打成形原理,在ABAQUS中建立齿条冷滚打有限元模型,由于塑性应变的大小代表着金属的流动情况,重点对成形过程的应力应变变化情况进行了仿真分析。在改造的冷滚打设备上进行齿条冷滚打试验,对滚打后材料的金属纤维组织和硬度变化进行分析,以研究齿条冷滚打塑性成形过程中金属的流动规律和成形制件组织性能。研究结果表明,齿条冷滚打过程中,金属组织未被切断,晶粒得到破碎和细化,最终被滚压成纤维组织;冷滚打工艺有效地改善了金属表面的金相组织,使工件硬度和强度有较大提高,是一种非常有前景的精密塑性成形技术。     

热轧带钢金属横向流动及影响因素

提出了一种分析热轧带钢金属横向流动问题的新方法.首先使用ANSYS软件建立辊系-轧件静力学耦合模型,计算并提取变形后工作辊有载辊形曲线;然后使用ANSYS/LS-DYNA建立动力学分析模型,采用已得到的有载辊形曲线,模拟带钢轧制过程,求解得到沿带钢全宽的横向流动状态;并进一步分析了弯辊力、工作辊辊形以及来料凸度变化等因素对带钢金属横向流动的影响,得到基于插值计算的带钢横向流动计算模型.有限元方法验证了计算模型的可靠性.     

热轧带钢金属横向流动及影响因素

提出了一种分析热轧带钢金属横向流动问题的新方法.首先使用ANSYS软件建立辊系-轧件静力学耦合模型,计算并提取变形后工作辊有载辊形曲线;然后使用ANSYS/LS-DYNA建立动力学分析模型,采用己得到的有载辊形曲线,模拟带钢轧制过程,求解得到沿带钢全宽的横向流动状态;并进一步分析了弯辊力、工作辊辊形以及来料凸度变化等因素对带钢金属横向流动的影响,得到基于插值计算的带钢横向流动计算模型.有限元方法验证了计算模型的可靠性.     

U型调质钢滚压成型机主机方案设计

应用型材滚弯基本原理,分析U型钢的滚弯成形过程中出现的直线段的问题.在对现有的三辊、四辊成形机原理进行分析的基础上,采用六辊滚弯原理,研制出既能修复又能成形的U型调质钢滚压成形机、其技术关键在于两对动辊的综合,这种综合可通过复合机构实现.此种机构可实现修复与成形于一体 成为国内外先进的最新的机型.     

与应变速率相关的DP980高强度钢板辊弯成形的本构模型建立

摘要： 确定了辊弯成形中DP980高强度钢板的应变速率范围,在3种应变速率条件下进行了DP980高强度钢板的单向拉伸试验,并对试验数据进行非线性拟合,建立了与应变速率相关的Johnson Cook本构模型;应用所建本构模型进行辊弯成形有限元模拟,并与相应的辊弯成形试验结果加以对比.结果表明,所建立的本构模型具有较高的精度,可用于辊弯成形工艺的进一步优化.     

H型钢万能轧制过程中金属流动的有限元分析

采用显示动力学有限元软件LS-DYNA,结合生产实际,对H型钢万能轧制进行了仿真计算.在仿真结果的基础上,根据轧制平面内的节点位移矢量分布情况,分析了轧件断面内金属流动规律.仿真结果显示轧件断面内在立辊和平辊压下方向上存在"零位移线",说明在H型钢万能轧制过程中,在立辊和平辊压下方向上轧件内金属流动存在"位移中性面",并伴有翼缘端部金属流动产生"内翻"的情况.     

塑性体积成形中应力场量的可视化研究

针对塑性体积成形中应力场及特征量难于直观显示和表征的问题,提出了应力场及特征量中主要标量和矢量的可视化方法．并通过二次开发实现了塑性体积成形模拟计算结果的可视化表征,能够直观地给出塑性区内任意部位材料所处应力应变状态的定量分布规律,可对塑性区范围及材料所处应变类型进行定量分析,这对揭示复杂塑性体积成形过程中金属的变形流动的力学机理及制定工艺具有重要指导意义．     

四辊组合孔型轧制金属流动规律的试验研究

四辊组合孔型轧制金属流动规律的试验研究本项自由冶金部教育司下达，目的是对四辊组合孔型轧制金属流动规律等进行系统充分的研究，通过本研究在以下几方面取得了成果。１、在国内首次实测了四辊组合孔型圆──方轧制时变形区内金属的流动规律，得到了满意结果，为四辊组...     

半固态挤压扩展成形过程金属流动规律的有限元分析

利用有限元法对半固态连续挤压扩展成形过程中扩展腔内的金属流动规律进行模拟,得到了不同模具设计参数下的金属流动规律·结果表明,高固相率半固态金属浆料以层流方式填充模具,扩展腔内半固态金属浆料流动速度从扩展腔中心区域向两边侧壁逐渐减小·随着扩展角、模具台阶长度的增大,模具出口横断面上金属流动速度趋于更加均匀,随着模具定径带宽度增大,金属流动不均匀性增加,同时台阶太长,模具扩展腔两侧会出现金属流动的死区或涡流·在合理的模具设计条件下,可以实现半固态连续挤压扩展成形·     

基于ANSYS/LS-DYNA辊式楔横轧轧制过程有限元分析

建立了辊式楔横轧轧辊及轧件的有限元模型,对轧制过程进行了动态模拟,获得了轧件在不考虑热力耦合时的应力分布、考虑热力耦合时的温度场分布及应力分布,并且将两种状态进行了比较。结果表明,轧件的最大应力或温度区域位于与轧辊接触部位,径向沿金属流动方向向两侧区域和轴心扩展,轴向沿轴线中心向两测扩展;轧制过程中,机械做功使轧件的温度持续升高,轧辊转速19rpm、轧件初始温度为450℃时,轧制结束时温度升高49.742℃,前期由于轧件温度升高有助于塑性变形,考虑热力耦合时轧件的最大等效应力小于未考虑时的,而后期由于轧件变形减小,导致规律正好相反。结论为研究楔横轧轧件成形规律和控制利用轧件在轧制过程中机械做功造成的温升提供依据。