直缝焊管排辊成形中预成形段的动力显式仿真

考虑到直缝焊管的排辊成形过程非常复杂,其间涉及明显的非线性,为了更好地了解板带的成形规律,针对406 mm焊管排辊成形机组的预成形段建立了弹塑性大变形有限元模型,采用动力显式算法进行了仿真计算,分别得到了预成形段管坯的等效塑性应变分布和几何变形,并通过开口度和板宽的测量验证了仿真的准确性.研究结果表明:在预成形段时最大塑性变形发生在带钢的边缘,其次是带钢中心以及带钢与粗成形轧辊端面接触的区域;弯边轧辊对带钢边缘的变形贡献最大.     

板边预弯弹复解析及实验研究

采用双线性硬化材料模型,基于小曲率弯曲变形假设,建立了预弯成形弹复理论解析模型,得到了预弯回弹后弯曲角与工艺参数之间的数学表达式。用VC软件编程进行数值计算,并进行了实验验证,理论计算结果与实验结果比较一致,验证了理论解析的正确性。研究结果为实际生产快速准确制定预弯成形工艺参数提供了理论依据,为大型直缝焊管板边预弯成形工艺规划CAPP系统设计奠定了理论基础。     

带钢拉伸弯曲矫直变形过程仿真研究

带钢拉伸弯曲变形过程的表征是拉伸弯曲矫直工艺研究中的关键,带钢拉伸弯曲变形过程在本质上就是带钢在张力作用下的反复弯曲变形过程.本文建立了可以模拟此变形过程的有限元仿真模型,并对带钢拉伸弯曲变形过程进行了仿真研究,揭示了带钢产生塑性延伸和板形矫正的机理.在此基础上,提出了拉伸弯曲矫直工艺使用制度.     

管材塑性弯曲成形的有限元数值模拟分析

为深入研究管材塑性弯曲成形机理,利用数值模拟方法建立了包括工艺参数在内的管材弯曲成形全参数化有限元模型,并验证了模型的有效性.在此基础上,详细分析了管材弯曲变形过程中的应力应变分布.结果表明,最大等效应力发生在弯管起弯侧,最大等效应变则沿弯管变形区域均匀分布,管材弯曲成形处于平面应力状态和三向应变状态.     

矩形截面型材拉弯弹复研究的实验新方法

以往的拉弯实验研究都是基于传统的拉弯成形机,设备造价高,操作复杂。本文以矩形截面型材为研究对象,基于弹塑性弯曲工程理论的基本假设和应变的可叠加原理构建了矩形截面型材拉弯的力学模型,讨论了拉弯变形后型材横截面上应力应变分布的不同情况,进一步揭示了拉弯成形的变形机理。设计了一种新型的拉弯实验模具并开展了矩形截面型材拉弯弹复的实验研究,针对某一矩形截面型材,在弯曲半径为200 mm和300 mm时,获取了型材回弹后的半径与截面拉力的关系。利用有限元分析软件ABAQUS开展了基于物理实验的有限元模拟分析,物理实验和有限元分析所获得的拉弯弹复规律与理论解析结果一致,数据吻合。该模具造价低廉,结构简单,操作方便。实验结果可靠,具有一定的理论研究和工程指导价值。     

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.     

船舶钢板激光弯曲成形的数值模拟及实验研究

对船舶钢板激光弯曲成形过程进行了数值模拟及实验研究。建立了成形过程的三维非线性热力耦合有限元模型,模型中考虑了材料热物性参数和力学性能参数与温度的相关性。计算了弯曲成形过程的温度场及变形场,预测了钢板的最终弯曲角度。实测了激光弯曲成形过程中的温度变化和弯曲变形量。数值模拟结果与实验结果吻合较好。     

四辊轮多次弯板成形过程的刚性夹持模型

在对板材夹持型滚弯成形过程分析的基础上，系统地研究了一般应变硬化板材的夹持型多次滚弯成形过程的弯曲,工艺地出了指数律应变硬化材料在每次成形过程的加卸载弯矩－曲率显式关系。对已知机械功率的弯板机，为获得预定曲率的板材，建立了相应的方程以计算所需滚弯成形过程的是最小次数和每次的残余曲率，对板材的每次边缘弯曲模式，建立了板材弹塑性大变形的控制微分方程，并将问题解析地归结为对一代数方程的数值求解。研究了与多次滚弯成形的边缘弯曲模式生产过程相关的物理量并以图示出。     

冷轧带钢板形翘曲变形过程及规律的解析

针对冷轧带钢生产现场常见的板形翘曲缺陷,应用辛弹性力学方法对因材料纵向延伸在厚度方向上出现不均匀而导致带钢翘曲变形的现象及过程进行了解析研究,通过建立和求解带钢翘曲变形力学模型,推导获得带钢翘曲度大小和不均匀纵向延伸的关系.在选择通用有限元软件验证了基于辛弹性力学方法的带钢翘曲变形力学模型及计算结果的正确性的基础上,计算得到了各个影响因素对翘曲变形的影响规律.计算结果表明,带钢翘曲度大小随着带钢上下表面纵向延伸差和横向与纵向延伸差比值的增大而线性地增大,随着带钢厚度增大而减小,随着带钢宽度增大而呈二次关系增大.最后,应用辛弹性力学方法带钢翘曲变形模型,研究了C翘向L翘的转化现象,建立了C翘转化为L翘的力学模型,获得其转化关系公式,并通过现场实验验证了转化公式的准确性.     

板料激光直线扫描弯曲角度的解析模型

基于传统固体力学的平衡方程和相容性关系,同时考虑了板料激光成形中加热阶段的塑性变形和冷却过程的弹性变形,利用已有的激光扫描温度分布模型,建立了板料成形弯曲角度的解析模型.通过与实验数据相比,验证了该模型的准确性;与Vollertsen和Yau模型的比较结果表明,该模型精度远远高于现有其他的解析模型.     

数控弯管管材成形三维有限元分析

以CNC数控弯管管材复杂空问成形的工程问题为背景，用三维弹塑性大变形理论来研究和分析管材在特定模具下的成形过程，并且编制了三维弹塑性大变形有限元程序。实现了管材弯曲成形过程的模拟，获得了设计模具和确定工艺参数的有关参考数据。通过实际管材在CNC弯曲过程中的计算，得到内部应力、应变分布及变形。再通过有限元分析，对于模具设计、弯管数据的修正，管材的材质、直径、壁厚的选取，以及加工中管材的弯裂、管壁起趋等现象的控制，提供了可靠科学的理论依据，提高经济效益。     

汽车门框上条拉弯分析及截面变形评价方法

汽车门框上条是变曲率的三维拉弯成形件,若门框上条设计不合理,拉弯成形过程中零件曲率较大处易发生严重变形,影响汽车门框密封性,甚至导致密封条和尼槽无法装配.为了在产品开发前预测门框上条拉弯截面变形情况,缩短开发周期,降低设计成本,本研究基于ABAQUS有限元软件,在拉弯成形回弹后的基础上,预测了门框上条的截面变形情况,并提出加权均方误差(WMSE)的方法,来评估拉弯件整个截面的变形情况.最后将该方法应用于某款乘用车门框上条6种设计方案的择优选型.结果表明:仿真预测的截面变形与实验吻合较好;门框上条的弯曲角度对截面变形量影响较大,弯曲角度越小,变形量越不明显.     

精密带钢弯曲变形在线自动检测系统的研制

精密带钢在热处理生产的过程中,往往需要停下设备来对带钢的弯曲变形进行人工拉线检测,通过ADC定时采集位移传感器产生的数据,并由MCU处理、记录,可以实现对带钢弯曲变形的在线自动检测,通过试验验证该在线检测系统可以有效地提高检测精度和带钢生产效率,并实时建立起带钢弯曲变形数据库。     

四辊冷轧机轧辊弯曲和压扁变形的有限元分析

借助Marc有限元软件,采用三维弹塑性有限元法对四辊冷轧机冷轧过程进行了模拟,同时对轧辊变形进行了分析·计算模型中将辊系变形与带钢变形统一考虑,并解决了轧件与辊系之间的耦合问题,避免了采用假定或迭代方法确定轧制力分布时产生的误差·采用逐步收敛的求解过程使计算结果精确、可靠·在不同的轧制条件下,得出了带钢宽度、弯辊力等参数对辊系弯曲、工作辊接触弧上的压扁变形、板宽方向的压扁变形和有载辊缝的影响,为板形分析与控制提供了一种新的计算方法和参考数据·     

基于压力弹塑性变形中性层偏移模型的构建与验证

大截面棒材矫直过程中性层偏移明显,对二辊矫直辊辊型及棒材直线度的影响较大. 依据三点弯曲理论建立了棒材矫直过程中基于压力弹塑性变形的中性层偏移量理论计算模型,结合室温拉伸和弯曲试验,研究了棒材矫直过程中性层偏移规律. 结果表明:反弯半径和棒材力学性能对中性层偏移值的影响显著,反弯半径越小,则中性层偏移量越大;强度较低、塑性较强的材料,中性层偏移量较大. 通过弯曲试验,验证了该模型的可靠性及其适用范围.     

不锈钢管件滚弯成形工艺的有限元模拟

应用ANSYS有限元分析软件中的LS—DYNA求解器,对薄壁不锈钢管件弯曲成形过程进行了弹塑性数值模拟．通过对管件弯曲角度的试验结果与模拟值的对比分析,证明了建立管件有限元模型的正确性．在此基础上对管件滚弯过程的模拟结果进行了应力应变分析,揭示了其成形时的塑性变形流动规律及其对管件质量的影响．研究结果表明：薄壁不锈钢管件弯曲冷成形的主要失效形式是内侧部分的起皱和外侧部分的失稳;管件弯曲内侧等效应雯和壁厚变化呈跳跃式条状分布,是管壁起皱变形的前兆,管件弯曲外侧的壁厚减少导致其弯曲刚度降低,是管壁失稳变形的原因;最大等效应变和等效应力的部位出现在管件弯曲区域的、与滚动轮和旋轮接触部位,其弯曲成形后,部位的应力值逐渐减小,且沿两端方向应力逐渐减少．     

平面弯曲弹复理论及其工程应用研究进展

弯曲回弹是一种普遍的金属成形现象。随着材料加工技术的飞速发展以及产品制造业竞争的日趋激烈,对弯曲回弹的准确预测和精确控制成为亟需解决的关键问题。本文总结了燕山大学赵军课题组近几年关于平面弯曲弹复问题的研究工作,主要包括平面弯曲弹复方程、纯弯曲三定理及其在扩径矫圆、缩颈矫圆、过弯矫圆、大型管件矫直、型材拉弯、型钢多辊矫直和对称式三辊矫圆等方面的工程应用。这些研究成果不仅进一步丰富了经典弹塑性弯曲理论,也为工程中平面弯曲回弹问题的准确预测提供了理论依据。     

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。     

柔性三维拉弯成形零件的形状控制

对柔性三维拉弯成形工艺进行了研究,给出了三维弯曲成形件的数学表达式.通过分析柔性三维拉弯成形过程中型材的水平和垂直方向的变形,给出了控制成形件水平方向和垂直方向形状的单元体调形方法与夹钳的拉弯轨迹计算方法.根据柔性三维拉弯工艺中单元体调形多点控制的特点,定义了多点模具的调形参数,给出了单元体与成形件接触的几何关系,并给出了描述单元体上多点模具包络形状的三次B样条插值方法.基于上述的几何关系和多点模具的调形参数,使用圆弧对夹钳的拉弯轨迹进行计算.对L形截面铝型材的三维拉弯成形实验结果表明,成形件轮廓误差小于0.7%,验证了上述方法的实用性.     

带钢板形翘曲变形行为的仿真

针对带钢平整轧制过程中常见的板形翘曲缺陷(C翘、L翘和四角翘)的产生机理与变形规律,应用ANSYS有限元软件,分别建立了带钢的在线有张力翘曲变形模型和离线无张力翘曲变形模型,对两种状态下带钢翘曲变形的力学机理和各因素的影响机制与规律进行了仿真分析.研究认为,板形翘曲缺陷是平整轧制过程中带钢的塑性变形(主要是纵向延伸)沿厚度方向上的分布不均匀引起,而与纵向延伸沿宽度方向上的分布无关.在仿真计算结果的指导下,对某厂连退机组平整后带钢的严重板形C翘问题进行了研究,改进工艺后取得了显著效果.