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拉弯工艺的有限元仿真技术进展
DEFORM-3D软件可精准模拟拉弯过程,预测回弹量与实际误差<5%。某航天项目通过仿真优化加载路径,将钛合金异型管的拉弯次数从7次减至3次。关键设置包括:Hill'48各向异性模型、3参数Barlat屈服准则及混合硬化法则。最新AI辅助系统能基于历史数据自动推荐工艺参数,试模成本降低60%。值得注意的是,铝材的仿真需特别考虑温度效应(摩擦生热可达80℃),而不锈钢模型必须包含应变率敏感性参数。上海交大开发的专用模块已实现回弹补偿模具的自动生成。
传统的型材拉弯无法一次成形三维零部件,满足当前工业对于制件复杂且美观的要求。三维多点柔性拉弯成形是一种新型的柔性拉弯成形技术,它可以实现模具型面的重构并适用于不同类型截面型材的加工制造。铝合型材的三维多点柔性拉弯是一个复杂的力学过程,其制件质量得到控制,而且易出现如截面畸变、起皱、断裂等缺陷。为了提高制件质量,需要对成形过程中的工艺参数进行合理的控制和优化。通过对三维多点柔性拉弯成形进行系统的研究,提出了截面畸变的预测方法和优化方案。本文的主要研究内容及结论如下:1.以有限元模拟为主要研究方法,建立三维多点柔性拉弯成形的有限元模型,研究内容主要包括介绍有限元的基本理论、材料的本构方程、单元类型的选择、模型的合理简化、网格的划分、接触和摩擦以及边界条件的设定,为下文研究铝合金型材三维多点柔性拉弯成形工艺中的有限元模拟部分提供了理论依据。2.采用控制变量法,研究工艺参数对制件截面畸变的影响规律:(1)截面畸变量随多点模具头体数量的增加而逐渐减小。多点模具头体数量由6增大到12时,塌陷率由0.1231降至0.0840,凸胀率由0.0193降至0.0112,截面畸变总体变小。(2)截面畸变量随预拉量的增加而逐渐增大。预拉量由0.8%L增大到1.4%L,塌陷率由0.0935增至0.0981,凸胀率由0.0153增至0.0208,截面畸变总体变大。(3)截面畸变量随补拉量的增加而逐渐增大。补拉量由0.8%L增大到1.4%L,塌陷率由0.0943增至0.0969,凸胀率由0.0164增至0.0170,截面畸变总体变大。(4)截面畸变量随摩擦系数的增加而逐渐增大。摩擦系数由0.05增至0.20时,塌陷率由0.0908增至0.0969,凸胀率由0.0141增至0.0218,截面畸变总体变大。(5)对于型材的截面畸变而言,型材的塌陷是主要的变形方式。3.三维多点柔性拉弯成形制件质量的工艺参数研究。(1)基于预拉量、补拉量、多点模具头体数量和摩擦系数设计四因素四水平的正交试验,运用ABAQUS软件对正交试验表中所列的各个参数组合进行数值模拟,并利用差法对数据进行分析。结果表明:多点模具头体数量对塌陷的影响程度大,补拉量对塌陷的影响程度小;摩擦系数对凸胀的影响程度大,补拉量对凸胀的影响程度小。参数组合是:预拉量为1.0%L,补拉量为0.8%L,多点模具头体数量为12个,摩擦系数为0.15。(2)对获得的参数组合进行多点成形实验验。明有限元模拟可以有效预测三维多点拉弯成形过程下制件的质量,这样可以减少实验次数、节约实验成本、缩短实验时间。
8、 拉弯和压弯构件金属结构设计第五章 拉弯和压弯构件,5.拉弯和压弯构件,5.3.1弯矩作用平面内的稳定计算(续3),截面边缘屈服时,轴心力作用下的临界力N0和轴心力与弯矩共同作用下的临界力N不同,N0N。,在式(5-7)中,因,解得,将此v0值代入式(5-6)中,整理得,即,(5-8),这就是由边缘屈服准则导出的相关公式。,河区谤齐累吧桅挛蕊召邀循统滨温麓纪袋黑抿捌胞烘拟硕涸冉都怂割愚宝金属结构设计第五章 拉弯和压弯构件金属结构设计第五章 拉弯和压弯构件,5.拉弯和压弯构件,5.3.1弯矩作用平面内的稳定计算(续4),钢结构设计规范将式(5-8)作为计算格构式压弯构件绕虚轴平面内稳定计算的相关
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关于备料数量:一般情况下应根据不同断面、不同半径、不同弧长在实际需要数量基础上增加1~2支备份,以便做为调试模具用。该备份未考虑材料弯曲后的运输、加工、安装等环节可能出现的损失数量。关于材料每支弯曲有效弧长的要求:通常情况下不应超过弧度角180度。
关于材料硬度状态的要求:当型材弯曲的伸长率满足变形量要求时应选择T5状态(e≤10%),铝型材的国家标准为e≥ 8 %;
型材弯曲工艺按照弯形设备和弯形工艺原理的不同可分为:拉弯成形(两维、三维)、辊弯成形、压弯成形、绕弯成形。按照工件形状的不同又可分为:二维弯形工件(见图1)、空间三维弯形工件(见图2)。下面,按照弯形设备和弯形工艺原理对弯形工艺进行归类总结。 1.拉弯成形工艺 (1)拉弯成形工作原理(二维)拉弯过程基本分为3个步骤:步,设备拉伸缸钳口夹住材料并给型材施加预拉伸力,达到材料屈服强度。第二步,拉弯机回转缸加载弯曲回转,拉伸缸按照程序设定轴向拉力,使型材围绕拉弯模具做贴合运动而使材料成形。第三步,根据材料变形回弹情况增加补拉伸(拉弯设备结构示意见图3)。拉弯成形过程中,工件在弯曲的同时,拉伸缸给工件施加轴向拉力,材料长度伸长部分被拉伸缸牵引补偿,这就避免了材料的起皱趋向,能够得到良好的弧度效果。