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。     

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.     

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。     

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.     

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。     

弹塑性有限元方法对轧制过程的模拟

本文用三维弹塑性有限元法对轧制过程进行了模拟。这种方法基于 Prandtl—Reuss 流动规律和 Mises 屈服准则,结合有限变形理论可以给出有效的、精确的解。用有限元法分别对平面和三维的轧制过程进行了模拟。弹塑性区的增长,网格变形,金属流动规律以及单位压力和摩擦力的分布等信息都可以从本文得到。其中一些计算结果与实测值进行了比较。     

辊式矫直机矫直辊的弯辊模型

将板材在辊式矫直机矫直辊作用下的弯曲,假设为由压下机构作用的弯曲和由弯辊机构作用的弯曲共同作用的结果·根据梁的弹塑性弯曲理论,通过把板材弯曲当作梁的弯曲,并考虑到矫直机在入口处的压弯量,通常使板材弯曲时塑性变形层高度占厚度80%,认为经弯辊作用后塑性变形层高度增加了5%～15%,利用梁的弯曲挠度,建立不同弯曲的弯辊模型,求出了矫直辊的弯辊量·理论计算的弯辊量与实际设定值结果吻合,证明该弯辊量设定模型具有实际应用价值·     

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·     

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.     

水火弯板成形因素对角变形的影响

对于采用完全水火弯板方法成形双曲度船体板的情况,探索水火弯板成形因素和角变形之间的关系是必要的.利用数值模拟方法研究了热输入量、加热线距离板边的位置和钢板尺寸对于角变形的影响.为了描述钢板的热输入,提出了综合考虑火焰速度、火焰有效功率、火焰作用半径和钢板厚度的热源体功率模型,它可以更好地反映这些热输入影响参数所引起的综合作用.     

轧机辊系弹性变形的有限元计算

建立了分析轧机辊系弹性变形的有限元方程和边界条件，在计算模型中首次考虑了辊间非线性接触摩擦，分析了在接触非线性条件下辊间载荷分布和辊缝形状的变化规律，考题计算与实验结果吻合，这为板带轧机设计、轧制工艺优化、板形控制等提供了一个高精度的分析方法。     

长期受弯构件应力应变分布及变形规律研究

通过全面考虑混凝土徐变收缩、裂缝影响及应力重分布变化过程,推导了适于不同应力分布条件下钢筋混凝土受弯构件截面长期应力应变分布规律的计算方法.提出了钢筋混凝土构件收缩翘曲变形影响系数曲线及曲率计算公式,并建立了分析预测受弯构件初始及长期总变形的通用分析方法.考虑截面非线性应力分布曲线,对各类受弯构件长期徐变收缩效应及变形进行分析,通过了试验验证.研究归纳了配筋率、截面尺寸等影响受弯构件长期挠度变化规律的主要因素.分析表明,钢筋能有效约束受弯构件长期徐变变形,而收缩翘曲变形大小及方向则主要取决于拉、压钢筋配筋率比值;在同等的初始抗弯刚度或截面积条件下,宽扁梁长期变形增长较普通梁显著.     

直杆受弯超载截面表层塑性变形深度的确定

为了提高金属零部件的强度,常采用预先使零件承受超载,使局部产生塑性变形。圆截面直杆,在超载弯曲情况下,如何求表层塑性变形深度。杆件在弯矩作用下,其轴线要发生弯曲,其曲率是求截面应力、应变和塑性变形深度的关键物理量。先给定若干个曲率再求出若干个与之对应的弯矩,绘出二者一一对应的关系曲线,利用此曲线定出与实际弯矩对应的曲率。     

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．     

焊接结构三维热变形的有限元模拟

采用三热弹塑性有限元法对焊接过程中的动态应力及焊后的残余应力和变形进行了数值模拟，探讨了焊接时力学行为的特点和提高解的精度和收敛性的途径，并介绍了若干成功的应用实例。     

板料冲压成形过程的三维动态模拟

采用随动拉格朗日坐标 ,应用三维弹塑性大变形有限元动态分析技术 ,模拟了板料拉深成形的全过程 ,得到了拉深过程中任意时刻各处的应力和应变值 .取壁部单元的最后应变值 ,反映到成形极限图上 ,与实验测得结果进行比较 ,符合良好 .改变压边力这一参数 ,得到了预期结果 ,真实再现了实验现象 .     

板材成形过程中直拉深筋作用的数值模拟

本文通过对板料在直拉深筋中变形过程的分析,给出了一个简化的直拉深筋作用分析模型.针对这个模型建立了有限变形弹塑性有限元方程,并利用所编制的程序计算了半圆形截面和方形截面直拉深筋作用下板料的变形.实验表明数值分析结果是可靠的.     

叶片辊轧过程中变形的影响因素

 针对航空发动机某级静子叶片表面加工形状复杂、导致叶片变形量控制困难的现状,通过高阶拟合曲线方法建立模具和叶片毛坯的三维模型,利用ANSYS/LS-DYNA 软件对叶片的辊轧过程进行模拟。根据模拟结果在叶片截面内选取节点,研究了由轧制摩擦系数、轧制速度、轧制下压量所引起的叶片型面在法向和横向的变形情况,得出了辊轧过程中叶片在不同参数下叶片型面变形的影响规律。研究表明：叶片最大变形区域在叶盆弧面斜率较大位置处,此区域叶片表面的曲率变化较大,应变所产生的误差也最大;变形量总体上随辊轧摩擦系数的增大而增大,随轧制速度的增大而减小,随轧制下压量的增大而增大。研究结果可为航空发动机某级静子叶片加工工艺的方案设计提供理论参考。     

材料参数对高强钢辊弯成形边波影响的有限元分析

建立了可靠的辊弯成形数值模拟模型,研究了材料参数对高强钢辊弯成形产生边波的影响.结果表明:模拟结果与已有文献实验数据相吻合;在高强钢辊弯成形中,随着屈服强度、强化系数、厚向异性系数的增加,产生边波的趋势减小;随着强化指数的增加,产生边波的趋势缓慢增加.     

冷弯成型过程中变形过渡区的研究

采用能量法原理对冷弯变形过程进行研究与分析，建立了变形过渡区长度的理论表达式。通过实测证实了值与是结果吻俣良好，对深入探讨冷弯成型过程中的力能参数具有十分重要意义。