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.     

薄板成形仿真动力显式算法的虚拟凸模速度分析

研究了薄板成形动态仿真力学模型中虚拟凸模速度对计算精度和计算效率的影响,根据系统动勇与内能的比值,沙漏能与内能的经值,提出了薄板成形动态仿真研究力学建模中虚拟凸模速度的选取准则,以Ｎｕｍｉｓｈｅｅｔ’９３的方形盒考题为算例,将仿真计算结果与Ｍａｋｉｎｏｕｃｈｉ的实验数据进行比较,验证了该准则的合理性,并且已将该准则用于桑塔纳２０００型桥车车顶的成形动态仿真分析中。     

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。     

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.     

非圆截面管辊弯成形过程的变形和应力场的FEM模拟

采用三维大变形弹塑性有限元法,考虑材料和几何双重非线性,基于Prandtl-Reuss流动规律和Mises屈服准则,对圆管的辊弯二次成形过程中金属的流动规律及其应力分布进行了模拟分析,分别得到非圆截面管辊弯成形过程中金属的流动规律及应力的信息．     

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。     

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。     

豆形截面钢丝辊模拉拔工艺数值模拟研究

采用二辊五道次辊模拉拔方法成形豆形截面钢丝.依据豆形截面钢丝形状的特殊性及AISI70号钢材的特性,设计了各道次孔型形状.其中第一、二、四、五道次的道次压缩率相等,辊子采用横辊摆放;第三道次的道次压缩率为0,该道次的辊子采用与横辊呈90°的立辊摆放.计算并设计出各道次辊模组成的孔型型腔的截面尺寸和形状,再利用Deform-3D模拟软件对五道次辊拉拔过程进行仿真模拟,分析了工件辊模拉拔过程的变形机理,并对辊模拉拔过程中工件的等效应力、等效应变、模具的载荷等进行了分析,同时选取特殊点进行应力应变比较.研究结果表明,通过辊模拉拔方法生产的豆形截面钢丝,其成形效果良好.     

换热器板片波纹结构辊压成形工艺设计

不锈钢换热板片的形状参数较为复杂,考虑到传统冲压成形工艺制备效率低、缺陷多等问题,提出了一种辊压成形和冲压工艺相结合的加工方法,基于冲压工艺及冷弯成形工艺中的弯曲理论,对板片波纹结构的辊压工艺参数进行了数学建模和优化设计.研究结果表明:换热器板片波纹结构可采用制备效率高的辊压工艺单道次成形,通过量化研究变形回弹,板片各物理参数加工精度基本满足技术标准.     

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.     

FEM simulation of flexible roll forming based on different material models

Flexible roll forming is a new roll forming process that produces parts with variable cross sections. This forming process is proposed to meet the demand of weight reduction of automobile industry. In order to study the mechanisms and material flow rules in this new forming process,the finite element mothod( FEM) model of a nine-step flexible roll forming of an ultra-high-strength steel bumper is established based on deep understanding and reasonable simplification of the process.Given that the material model is an important factor that influences the simulation accuracy,three material models which consist of different yield criteria and hardening models are adopted in the FEM models. Sheet thickness and springback amount calculated with three material models are studied comparatively. According to sheet thickness reduction and springback amounts,it is found that the MKi( Mises yield criterion and kinematic hardening law) model's result is larger than MI( Mises yield criterion and isotropic hardening law) model and HI( Hill's yield criterion and isotropic hardening law) model. Therefore,it is concluded that material models do have influences on the flexible roll forming simulation and need to be determined carefully.     

异型管双道次辊挤成型过程的研究

利用大型非线性有限元分析软件对异型管双道次无芯棒辊挤成型过程进行了数值模拟,得到了成型过程中应力与变形的分布和变化情况以及变形后的异型管的断面形状,并通过实验验证了有限元分析的正确性.研究的结果可用于类似生产工艺的分析与设备设计.     

基于视窗操作系统网络并行计算环境的建立与应用

针对单台微型计算机进行数值模拟耗时长的问题,在微软公司开发的32位视窗操作系统下建立了网络并行计算环境.把2台微型计算机连成一个星形结构的以太网,以并行虚拟机作为网络并行计算平台、Vi sualC 作为开发工具,通过建立帐号及主目录、配置网络、设置系统环境变量和测试等步骤,完成了并行虚拟机的配置与调试.采用C语言自行研制了并行凝缩算法的源程序,并进一步以主从进程模式对金属平板轧制过程的弹塑性力学行为进行了数值模拟.研究结果表明,所建立的网络并行计算环境运行可靠,并行加速比可达1 785,并行效率达到了89%,与单台微型计算机相比,不仅提高了运行速度,且大大缩短了计算时间.     

柔性滚弯成形工艺中边波的控制方法

建立了柔性滚弯成形数值模拟模型,分析了道次数目、变形路径及道次间距等主要工艺参数对边波的影响规律,并研究了边波控制方法.结果表明:变形路径对边波的形成影响很大;增加道次数目和道次间距,都可以减弱边波效应,通过合理设计变形路径,能够有效控制边波的产生.     

热轧厚度自动控制仿真系统的设计

正常生产的轧机不可能提供太多的试验机会,为给某热连轧厚度自动控制系统的改造提供一个仿真实验的平台,通过对某钢厂热连轧机轧制控制过程的深入研究,采用组件对象模型(COM)技术将轧机7个机架的厚度自动控制系统进行模块分割,并对每一个子模块进行机理建模,然后利用M ATLAB中的S IMUL INK封装联结各个子模型,最后建立起热连轧多机架仿真系统,为生产现场试验新工艺、新产品提供了一个安全、可靠、离线的软环境。     

金属板料成形的一步有限元模拟方法

研究了基于形变理论的金属板料成形一步有限元模拟的理论和方法,并实现了计算机程序,由于引入Ｈｉｌｌ非二次屈服准则业描述各向异性金属板材,得到了比二次屈服准则更准确的结果,通过对不同加工工艺的模拟,证明了此方法和程序的通用性,一步模拟的结果和实验以及增量方法的比较表明,此方法能够正确分析成形工件中的变形情况,由于计算速度快,建立分析模型简单,气以此方法可用于设计早期估计零件的可成形性和工艺的可行性。     

汽车覆盖件板料毛坯形状的算法

结合板料成形过程的CAE技术,提出基于板料冲压成形FEM分析结果的毛坯形状反推算法。该算法结果具有较高的可信度,可以与含有各种自适应网格划分的有限元分析过程结合进行毛坯形状反算。     

方管双辊交互式成形模式的仿真与分析

方管的双辊交互式成形模式(Roll-Box)是一种新的圆成方成形模式.将共旋构架下材料客观性本构模型引入大变形弹塑性动力显式有限元算法,选用解析法描述轧辊,并推导出与其对应的接触算法,建立了双辊交互式成形方式有限元仿真模型,对圆成方再成形过程进行仿真.通过分析壁厚变化、周向收缩(拉伸)和应力等变形情况,为双辊交互式成形模式的实现提供了试验和理论基础.