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卷板幾何參數理論計算及成形過程仿真

時間:2018-07-09 21:19 作者:http://www.respard.com/ 點擊:

   四輥卷板機的成形能力主要由上輥、下輥、側輥的直徑及相互位置關系決定。在本研究中,根據待加工零件的尺寸及材料力學性能,利用文獻[1]的計算方法反推出各輥的直徑及位置關系等幾何參數。3.2成形過程仿真利用有限元軟件ABAQUS對鈦合金卷圓過程進行數值模擬,驗證冷輥彎成形的工藝可行性,并為卷板機的結構強度分析提供載荷邊界條件。
   3.2.1有限元模型的建立采用理論計算獲得的幾何參數分別建立上輥、下輥、2個側輥、鈦板的幾何模型,并在ABAQUS裝配模塊的整體坐標系下將上述模型裝配起來。其中,鈦板的材料模型選用彈塑性本構模型,其本構關系為本單位在鈦合金本構模型研究中建立的擬合數學表達公式。分析時假設各成形輥都是不產生變形的剛體,只有鈦板發生塑性變形。因此,在網格劃分時,各成形輥均選用4節點4邊形殼單元(R304),鈦板選用可變形的4節點4邊形殼單元(S4R),該單元具有沙漏控制盒縮減積分功能。成形時各成形輥與鈦板始終是接觸的,本次分析共建立4個接觸對,分別為鈦板與上輥、鈦板與下輥、鈦合金筒形件輥彎成形是多次漸進成形過程,因此將整個仿真分為9個分析步(含初始步),每次側輥移動5mm,共進行8次輥彎仿真,直至鈦板輥彎成筒狀。每次成形仿真結束后,將鈦板形狀、相關單元、節點和應力應變信息導入ABAQUS/Standard模塊中,采用靜態隱式算法進行回彈計算,計算時回彈時間為4s。為了控制模型的收斂性,初始時間步的步長設為0.001,最小步長設為10-5。數值模擬結果如圖4所示,結果表明采用冷輥彎方法可以成形小曲率半徑薄壁鈦合金筒形件。同時,從圖中可明顯看到輥彎后鈦板存在直邊現象,該直邊段直接影響后續的縱縫焊接。因此在輥彎卷圓之前,必須對鈦板的兩端進行預彎處理。

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gif动态图出处180期