高强钢辊弯成型矩形管特性数值分析
高强度钢辊弯成形工艺研究
高强度钢辊弯成形工艺研究摘要：随着工业化的不断发展，对于高强度钢的需求也越来越大。
高强度钢具有优异的力学性能和耐腐蚀性，被广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。
本文通过对高强度钢辊弯成形工艺的研究，探讨了其成形过程中的影响因素以及优化方法，为高强度钢辊弯成形工艺提供了理论依据和实际应用价值。
关键词：高强度钢，辊弯成形，影响因素，优化方法1. 引言高强度钢由于其卓越的力学性能和耐腐蚀性，被广泛应用于各个领域。
其中，辊弯成形是一种常见的加工工艺，用于制造弯曲形状的高强度钢材料。
然而，高强度钢的强度和韧性往往使得其辊弯成形过程中存在一定的难度和挑战。
因此，研究高强度钢辊弯成形工艺，对于提高工艺效率和降低成本具有重要意义。
2. 影响因素（1）材料性能：高强度钢的硬度和强度决定了其辊弯成形的难度。
材料的塑性和韧性对成形结果有着重要影响。
（2）辊弯工艺参数：辊弯工艺参数包括辊弯压力、辊弯半径、辊弯速度等。
这些参数的选择直接影响到成形质量和效率。
（3）辊弯机械设备：辊弯机械设备的稳定性和精度对于高强度钢辊弯成形的成功与否至关重要。
3. 优化方法（1）选择合适的辊弯工艺参数：根据高强度钢的物理性质和强度要求，选择合适的辊弯工艺参数，如辊弯压力、辊弯半径和辊弯速度等。
（2）控制辊弯机械设备：确保辊弯机械设备的稳定性和精度，减少成形过程中的误差。
（3）加热预处理：对于某些高强度钢材料，加热预处理能够提高其塑性和韧性，有利于辊弯成形的顺利进行。
（4）优化工艺流程：通过优化工艺流程，减少成形过程中的残余应力和变形。
4. 结论高强度钢辊弯成形工艺的研究是一项复杂而重要的工作。
本文通过分析影响因素和优化方法，提供了一些有效的工艺指导，并为高强度钢辊弯成形工艺的进一步研究提供了一定的理论依据和实际应用价值。
相信随着工艺技术的不断进步，高强度钢辊弯成形工艺将取得更大的突破和发展。
钢管、方形、矩形结构管材的尺寸与特性
钢管的尺寸与特性
所列截面符合ASTM规范A53B级或A501。
其他截面均按这些规范制作。
其可供应范围，请询问制管厂或批发商。
方形结构管材的尺寸与特性（1）
*指平直边的外部尺寸
**特性是根据外圆角公称半径等于壁厚的两倍计算的。
方形结构管材的尺寸与特性（2）
*指平直边的外部尺寸
**特性是根据外圆角公称半径等于壁厚的两倍计算的。
矩形结构管材的尺寸与特性（1）
*指平直边的外部尺寸
**特性是根据外圆角公称半径等于壁厚的两倍计算的。
矩形结构管材的尺寸与特性（2）
*指平直边的外部尺寸
**特性是根据外圆角公称半径等于壁厚的两倍计算的。
*指平直边的外部尺寸
**特性是根据外圆角公称半径等于壁厚的两倍计算的。
*指平直边的外部尺寸
**特性是根据外圆角公称半径等于壁厚的两倍计算的。
*指平直边的外部尺寸
**特性是根据外圆角公称半径等于壁厚的两倍计算的。
钢结构工程中方矩形钢管的应用及其材性特点
度的宽翼缘Ｈ型钢和圆钢管相比，方钢管在两个主
轴方向的抗弯刚度是圆钢管的１．３倍；与Ｈ型钢强
轴方向的抗弯刚度接近，而在弱轴方向是其２．７倍，
回转半径为其１．６倍。较强的抗弯刚度不仅显著提
高了抗弯承载力，而且更适用于桁架节间荷载或杆
件有次弯矩的条件；较大的回转半径则更有利于保
图１０武汉世纪家园住宅小区实景
万方数据
标准与规范
管材均由国外进口，工程实例有： １）上海８万人体育场屋盖结构（１９９７年，用钢
量约４ ０００ ｔ）；２）首都机场钢结构（１９９９年，用钢量 约３ ０００ ｔ）；３）广州新白云机场廊桥结构（２００２年，
用钢量约９ ０００ ｔ）；４）新疆体育馆屋盖结构（２００５ 年，用钢量约３ ５００ ｔ）；５）首都新博物馆屋盖结构 （２００５年，用钢量约３ ９００ ｔ，图８）。
皇 Ｚ 一
磊
“
１
图７冷弯方管屋架构件（标准图）
５００ ｍｍ×１２（１４）ｍｍ，４００ ｍｍ×４００ ｍｍ×１２ ｍｍ，
节点为柱横隔板贯通的梁柱刚性连接节点。
图８苜都新博物馆外观
１．２．７采用方（矩）形钢管混凝土柱的高层结构实 例
在方（矩）形钢管混凝土柱的工程应用方面，浙 江杭萧钢结构公司有较多的经验。自２００１年以来， 该公司参加设计与承建的钢管混凝土（柱）多高层结 构已超过３０栋，其中多栋采用了方（矩）形冷弯钢 管。同时该公司也建立了自己的冷弯方（矩）形钢管 加工生产线（可生产５００ ｍｍ大截面方钢管），并参 与了ＣＥＣＳ １５９：２００４的编制工作。其部分工程实 例概况如下：
窗架及檩条、支撑等组成（图４）。结构杆件与檩条 均采用冷弯薄壁矩形钢管（由冷弯Ｃ型钢组焊而
钢结构 ２００９年第１１期第２４卷总第１２６期
基于Dynaform软件的高强钢矩形管绕弯成形模拟研究
基于Dynaform软件的高强钢矩形管绕弯成形模拟研究基于Dynaform软件的高强钢矩形管绕弯成形模拟研究摘要：本文通过基于Dynaform软件的模拟研究，探讨了高强钢矩形管的绕弯成形过程。
首先，介绍了高强钢矩形管的重要性和应用领域。
然后，分析了矩形管绕弯成形过程中所涉及到的力学问题，并深入探讨了高强钢材料的力学特性。
接下来，详细描述了Dynaform软件的基本原理和功能，并说明其在矩形管绕弯成形过程中的优势。
最后，通过具体的模拟实验，验证了Dynaform软件在高强钢矩形管绕弯成形模拟中的可行性和准确性。
本研究为高强钢矩形管的绕弯成形技术提供了有效的模拟分析手段和理论依据。
关键词：绕弯成形；高强钢矩形管；Dynaform软件；模拟研究1.引言高强钢矩形管作为一种重要的结构材料，在建筑、汽车、航空等领域具有广泛的应用。
其具有高强度、高刚性和良好的耐腐蚀性能，因此受到了广大工程师和科研人员的关注。
在实际工程中，高强钢矩形管通常需要进行绕弯成形才能满足特定的设计要求。
然而，高强钢材料的力学特性复杂，加之绕弯过程中的变形和应力分布问题，使得传统的试验方法无法准确预测和分析绕弯成形过程中的变形特征和工艺参数。
因此，开展基于计算机模拟的研究具有重要的理论和实际意义。
2.研究背景2.1 高强钢矩形管的应用领域高强钢矩形管具有良好的强度和刚性，因此被广泛应用于建筑结构、桥梁、汽车零部件、船舶等领域。
其特点是提高了结构的承载能力和稳定性，同时减轻了结构的自重，具有节能环保的特点。
高强钢材料的研发和应用，对于改善结构的安全性和经济性具有重要意义。
2.2 矩形管绕弯成形过程的力学问题矩形管绕弯成形过程涉及到复杂的力学问题，如应力分布、应变分布、变形特征等。
绕弯过程中，矩形管的侧面受到弯曲应力，底面则受到拉伸应力。
矩形管的强度和刚性决定了其在绕弯过程中的变形特征。
3.高强钢材料的力学特性高强钢材料相比于普通钢材具有较高的屈服强度和抗拉强度。
高强钢板料弯曲成形应力应变分析
ｎ
在忽略 体积力 的情况 下 ，轴 对称 问题 的平衡方
号为压 应力 。
其 中 ： － ０ 为板料屈 服 极 限 ，正 号 为拉 应力 ，负
－ ０ － ｅ－
ｐ
（ １ １）
ｄ ｐ
当所求 的单元 位 置处 于 中 性层 上 部 时 ，即 ：
需 的力 、设计 模 具 、预报 弯 曲或 冲压后 的回弹 ，以
为三向的。假设塑性弯曲后 ，弯 曲区的横 截面仍保持
平面 ，且认 为该梁是理想刚塑性 材料 （ 即不考虑加 工
硬化现象 ） ，则应力数值推导如下 ： Ｍｉｅ 屈 服条 件 为 ｓｓ
厂一 ． 一是 一 ０ 厂 。 ； （１ ）
——ｉ一
一 ａ－ ｅ ｅ ｑ －ａ
＝：
０
（３ ）
平 均 应 力
一
专 一
ｂ ｔ 因素 有 关 ， ／ 越 小 ，表 示 弯 曲 变 形 程 度 越 ／等 ｒｔ
即平均 应力 等 于 中间 应力 。
又 由 于
大 。随着变 形程 度 的增加 ，内外层 切 向应 力 和应变 都 随之 发生 明显 的变 化 ，宽度 方 向和 厚度方 向的应 力和应 变也 发生 较 大 的变 化 。板 料 的相 对 宽 度 ｂ ｔ ／
维普资讯
油气 田地 面 工 程 第 ２ ７卷 第 ３期 （ ０ ８ ３ ２０．）
２ ５
高强钢板料弯 曲成形应 力应变 分析
冯 晓 九 南 景 富 （ 黑龙江科技学院）
陈鑫 （ 中国空空导弹研究院）
摘 要 ：高强钢板 料 弯 曲成形应 力和应 变 分析 ，对分 析成 形机 理 ，解释 成 形过程 中破 坏 的原 因 ，提 高加 工 工 艺 水 平 具 有 重 要 意 义 。以 塑性 力 学理论 知识 为基础 ，推 导 出窄
高强度钢辊弯成型回弹分析
因为 显式 方 法 在 分 析 此 类 问 题 方 面 具 有 较 高 的效
工人 操作 。 ５ ）改 善 了车间 布局 改进前 车 间 比较拥 挤 ， 进后 有原来 的 １ 改 ３个工
［ 考文献］ 参
［ ］ 范 中 志 ， 树 武 ， 义 敏 ． 础 工 业 工 程 ［ ． 京 ： 械 １ 张 孙 基 Ｍ］ 北 机
工 业 出版 社 ， ９ ３ Ｉ ９．
序减 少到 ｌ 个 工序 ， 仅 减 少 了装 卸 次 数 ， １ 不 还使 得 各工 序 间操 作方 便 ， 件运输 距离 减小 。 工
Ｅ］ 郭 伏 ， 国 民 ， 婕 ． 作 研 究 在 轿 车装 配 流 水 线 能 力 平 ２ 张 温 工
整 中 的应 用 ［］ 工 业 工 程 与 管 理 ，０ ６ ２ ：１－２ ． Ｊ． ２０ （ ） １９１６
高强 度钢 辊弯 成型 回弹 分析
刘 成， 景作 军
（ 方 工 业 大 学 机 电 工 程 学 院 ， 京 １０ ４ ） 北 北 ００ １
摘 要 ： 着计算机 性 能的提 高 ， 随 试制 成本 的 降低 也 带动 了板 料成 形 费 用的 降低 。现在 ， 真 正 的金 在 属 成 型生产之 前 ， 应用计 算机 对成 型过程 完全仿 真 ， 可优 化 成 型的 条件 。成 型预 测技 术 发展 过 程 中 ， 成 在
连续 介质 和结 构分 析的有 限元程 序 。同时它 对 非线
性 瞬变动 态现 象和 一些非 线性 准静 态模拟 也有较 好
的适 用 性 。
ＡＢ ＱＵＳ显 示分析 基 于以下公 式 ： Ａ
Ｍ ／＋ Ｊ Ｐ 一 ０ ／ —
求解 规模 的能力 以及 非线性力 学分 析功 能均有 利于
矩形钢管混凝土抗弯性能数值分析与简化计算
矩 形 钢 管 混 凝 土 抗 弯 性 能数 值 分 析 与 简化 计 算
李黎 明，姜忻 良，陈志华 ，李 宁
（ 天津大学建筑工 程学院 ， 天津 ３０ ７ ） ０ ０ ２
摘
要 ：为 了深入认识压 弯构件 的工作机理 ， 进一步确 定抗 弯刚度等 力 学指 标 ， 据 简化 钢材本 构关 系和考虑 约 根
ｌａ ． Ｔ ｅ ｈ ｏ ｅｉａ ｅｕ ｒ ｏ ｐ ｅ ｔ ｅ ｔｄ ｔ ｎ ｉａｉ ｇｔ ａ ｈ ｙｆｔｗｅｌ ｔ ａ ｈｏｈ ｒ ｏ ｄ ｈ ｎ ｔ ｅ ｒ ｔ ｌ ｓ ｈｓｗｅ ｅｃ ｍ ａ ｄ ｗｉ ｔｓ ａａ，ｉｄ ｃ ｔｎ ｈ ｔｔｅ ｌ ｗｉ ｅ ｃ ｔｅ ．Ｂｙｌｎ ｃ ｒ ｒ ｈ ｉ ｈ ｉ ．
ｂａ ｎ ａａｉ Ｆ Ｔｓｂ ｃ ｅｄ ｇｌ ｄ ｔ ｉｐｉｅ ａ ｕａｎ ｕｔ ｎｃｎｉ ｒ ｇｔｅ ｌ ｔ ｅｒ ｇ ｐｃ ｙ ｆ Ｒ ｊ ｔ ｔ ｂｎ ｉ ａ ，ｈ ｓ ｌ ｄｃ ｃｌ ｉ ｅ ａ ｏ ｓ ｅ ｎ ａ ｉ ｉ ｃ ｔｏ Ｃ ｕｅｅ ｏ ｄ ｎ ｏ ｅ ｍ ｆ ｉ ｌ ｔ ｇ ｑ ｉ ｏ ｄｉ ｈ ｐｓ ｃ
ｐ ｅ ｓｏ ｂ ｎ ｉｇ ｌａ ｎ ｅｅｍｉｅ ｍｅ ｈ ｉａ ｎ ｅ ｅ ｕ ｈ ａ ｌｘ ｒｌｒｇｄｔ ｒ ｓｉｎ— ｅ ｄ ｎ ｄ ａ ｄ ｄ ｔｒ ｎ ｃ ａ ｃ ｌｉ ｄ ｘ ｓｓ ｃ ｓｆ ｕ ａ ｉ ｉ ｏ ｎ ｅ ｉ ｙ，ｔ ｅｆｎｔ ｔ ｐｍ ｅｈ ｄ ｗｈ ｃ ｈ ｉｅｓｒ ｔｏ ｉ ｉ ｉｈ
高强度钢辊弯成型回弹分析_刘成
高强度钢辊弯成型回弹分析刘成,景作军(北方工业大学机电工程学院,北京100041)摘要:随着计算机性能的提高,试制成本的降低也带动了板料成形费用的降低。
现在,在真正的金属成型生产之前,应用计算机对成型过程完全仿真,可优化成型的条件。
成型预测技术发展过程中,在成型包括先进高强度钢内的许多金属出现了回弹问题。
回弹是一种内部应力释放的过程,它对金属成型的精度有很大影响。
尤其对一些加工硬化明显的材料,如高强度钢,回弹成为金属成型仿真的难点问题。
本文对辊弯成型中使用高强度钢时回弹做了初步的有限元仿真分析,得出模型参数对回弹影响的基本规律。
关键词:强化;辊弯成型;回弹;先进高强度钢中图分类号:T P302文献标志码:A辊弯成型是通过顺序配置的多道次成型轧辊,将卷材、带材等金属板带不断进行横向弯曲,以制成特定断面型材的工艺技术。
辊弯成型是一种节材、节能、高效、先进适用的板金属成型工艺。
ABAQU S是国际上最先进的大型通用有限元软件之一,它可以分析复杂的工程力学问题,其驾驭庞大求解规模的能力以及非线性力学分析功能均有利于计算辊弯成型这样的复杂金属成型问题。
板料辊弯成型回弹仿真的几个主要因素是:材料模型、有限元计算方法、板料的厚度和设计弯角曲率半径。
本文就后2个方面进行研究。
1成型仿真计算一般地,利用Abaqus/Explicit模拟成型过程,因为显式方法在分析此类问题方面具有较高的效率。
ABAQUS/Explicit是一种适用于高级非线性连续介质和结构分析的有限元程序。
同时它对非线性瞬变动态现象和一些非线性准静态模拟也有较好的适用性。
ABAQUS显示分析基于以下公式:M +I-P=0为了方便,将动力学问题方程组中的惯性力独立于其它力,假设M(质量矩阵)对时间为常数。
I 和P为依赖于节点的位移和速度,但是与高阶时间导数无关。
这样,系统关于时间是二阶的,并且阻尼/耗散包含在I和P中。
如果I=K u+C u#,其中K(刚度)和C(阻尼)为常数,问题就是线性的,否则是非线性的。
高强钢-超高强钢局部加热辊弯成形技术研究
高强钢-超高强钢局部加热辊弯成形技术探究高强度钢材是现代工程结构中越来越重要的材料，但同时也存在成形难度大、加工性能差等问题，这限制了其应用范围。
局部加热辊弯成形技术是提高高强度钢材加工效率和质量的重要技术手段之一。
本文系统综述了高强度钢材局部加热辊弯成形技术的探究现状和进步趋势，分析了不同加热方法和参数对于成形质量的影响，总结了高强度钢材局部加热辊弯成形技术在航空、汽车、高速铁路等领域的应用状况。
针对现有探究中存在的问题，如热影响区域过大、成形质量低等，提出了将来探究的方向和进步趋势，包括针对不同材质的局部加热策略、加热控制策略的优化、自适应辊弯成形等方面的探究。
本文的探究效果可以为高强度钢材局部加热辊弯成形技术的探究和应用提供参考。
关键词：高强度钢材；局部加热；辊弯成形；热影响区域；优化策略Abstract:High-strength steel is an increasingly important material in modern engineering structures, but it also faces difficulties in forming and poor processingperformance, which limits its application range. Local heating roller bending forming technology is one ofthe important technical means to improve theprocessing efficiency and quality of high-strength steel. This paper systematically reviews the research status and development trend of local heating roller bending forming technology for high-strength steel, analyzes the influence of different heating methodsand parameters on the forming quality, and summarizes the application of local heating roller bendingforming technology for high-strength steel in aviation, automobile, high-speed railway and other fields. Aimed at the problems existing in the current research, such as too large thermal affected zone and low forming quality, the future research direction and development trend are proposed, including local heating strategies for different materials, optimization of heatingcontrol strategies, adaptive roller bending forming, etc. The research results of this paper can provide reference for the research and application of local heating roller bending forming technology for high-strength steel.Keywords: high-strength steel; local heating; roller bending forming; thermal affected zone; optimization strategy。
先进高强度钢辊弯成型工艺仿真研究
本研究用先进高强 度钢 DP 钢。 DP 钢由铁 素体基体和以孤岛形式分布的坚硬的第二相
马氏体组成。材料强度通常随马氏体含量的增加 而增加。图 1为 DP 钢金相示意图 [ 3] , 图 2为本 研究用 DP800钢金相图。
[ 2] JODY S, M ING C, K EN ICH IW, e t a .l M aterial Cha racte r
ization of N ew Advanced H igh Strength Stee l form ingau tomo tive A pp lication[ C ] ∃ 2000年 自动车 技术 会秋季 大会学术讲演会论 文集. 小仓, 日本: [ 出版者 不详 ],
4. 3 计算 DP钢辊弯回弹 随着成型角度增大, 板料塑性应变增加, 辊弯
∀ 62∀
焊管
2007年 3月
图 11 辊弯回弹 B ISW AS计算值与仿真值之差
成型初始 屈服应 力也增加。由图 11 可 知, B IS WAS公式计算 DP 钢回弹时有较大偏差, 因此, 考 虑将随弯曲角增加而增大的屈服应力 ( 图 12) 代 入 B ISWAS 公 式计 算 DP 钢 回弹, 计算 结 果 如 图 13所示。
图 4表示 DP钢在 ULSAB- AVC 结构件用钢 种中按质量所占的 比例 [ 4] , 进一 步说明了 研究 DP 钢辊弯工艺的重要性。
表 1 项目研究 用 DP钢材料参数
材料 屈服强度 /M Pa 抗拉强度 /M Pa 延伸率 /%
高强方矩管冷弯成型角隅内侧裂纹产生原因的数值仿真分析
大陆桥视野・２０１６年第２期 ７８１． 前 言随着全球节能降耗和环境保护要求的不断提高，客车轻量化已成为重要的发展趋势。
采用高强度冷弯方矩管替代普通方矩管后，可以减薄壁厚，大幅降低结构自重。
然而，高强钢由于具有强度高、延伸率低、变形大、成型反弹大等特点，因而在冷弯成型生产过程中以及用户的二次加工过程中时常出现开裂，而且相当一部分是在管子的角隅内侧开裂。
进行高强方矩管冷弯成型数值仿真研究，有助于解释高强方矩管在成型过程中产生裂纹等缺陷的原因，以及提出降低裂纹等缺陷发生概率的工艺优化改进措施。
国内外对方矩形管冷弯成型的研究主要集中在数值仿真、成型工艺和成型缺陷等三方面。
成型缺陷方面，伊朗的Ｍ．Ｓａｌｍａｎｉ．Ｔｅｈｒａｎｉ等［１］利用有限元数值仿真对方矩管局部屈曲进行了分析。
此外，伊朗的Ｍ． Ｆａｒｚｉｎ等［２］借用有限元数值仿真工具，对于冷弯成型过程中屈曲应变极限的确定进行了探讨。
日本小奈弘教授（Ｈｉｒｏｓｈｉ Ｏｎａ）［３］的高精度冷弯成型工艺以及缺陷的产生机理和解决方法对生产实践具有很高的指导意义。
美国的Ｂ．Ｗ． Ｓｃｈａｆｅｒ等［４］讨论了考虑几何缺陷和残余应力情况下冷弯型钢的计算模型。
从国内外公开的相关文献可以看出，在成型缺陷方面只涉及到对屈曲等缺陷数值仿真的讨论，基本上没有涉及对矩形管裂纹产生原因和预防进行讨论，更谈不上应用工厂的实际生产案例。
本文针对客车用高强方矩管在冷弯成型过程中角隅内侧产生裂纹的现象，开展冷弯成型过程中的数值仿真研究，通过仿真模型分析裂纹产生的原因。
２． 数值仿真模型的建立及计算高强方矩管冷弯成型数值仿真模型的确立主要根据高强方矩管的实际生产工艺流程来确定，研究模型采用的是规格４０×４０×１．５ｍｍ的四四二次弯边成型方矩管。
有限元模型的建立利用Ｆｅｍａｐ软件，计算仿真利用以擅长处理非线性和复杂接触问题著称的ＡＢＡＱＵＳ高级有限元仿真软件。
计算方法采用二维有限元数值仿真分析方法，能完整地仿真整个冷弯成型流程，且能方便地分析冷弯成型过程中的大塑性变形和回弹等成型基本现象。
超高强度钢辊弯成形工艺变形机理分析
超高强度钢辊弯成形工艺变形机理分析超高强度钢材具有优异的力学性能和耐腐蚀性能，广泛应用于汽车、航空航天和船舶等领域。
而辊弯成形是一种常用的金属板材成形工艺，能够将平板材料弯曲成所需形状。
本文将对超高强度钢辊弯成形的变形机理进行分析。
首先，超高强度钢在辊弯过程中的变形主要是通过塑性变形来实现的。
在弯曲过程中，材料受到外力作用时，内部会产生应力分布，从而引起材料的塑性变形。
超高强度钢的塑性变形能力较强，可以在较大应力下实现较大的变形。
同时，由于钢材的晶粒细小且均匀，其晶界移动和滑移能力较强，进一步增加了材料的塑性变形能力。
其次，辊弯成形中的变形机理还与材料的应力应变关系密切相关。
超高强度钢的应力应变曲线呈现出明显的屈服阶段和流变硬化阶段。
在屈服阶段，材料受到外力作用后迅速产生塑性变形，形成初始曲率。
随着继续施加外力，材料进入流变硬化阶段，曲线的斜率逐渐增大，材料的抗拉强度也随之增加。
在超高强度钢的应力应变曲线中，流变硬化阶段较长，表明超高强度钢材料对外力的抵抗能力较强。
最后，超高强度钢辊弯成形过程中的变形机理还受到材料的晶粒取向和晶界滑移的影响。
晶粒取向是指晶体中晶粒的方向性分布，而晶界滑移是指晶界上的原子在应力作用下发生位移。
超高强度钢具有良好的晶界滑移性能和晶粒取向均匀性，可以有效地抵抗外力的作用，从而实现较大的变形。
综上所述，超高强度钢辊弯成形的变形机理主要是通过塑性变形来实现的。
材料的塑性变形能力、应力应变关系、晶粒取向和晶界滑移都对变形过程起着重要作用。
深入理解超高强度钢辊弯成形的变形机理，有助于优化工艺参数，提高成形质量和效率，推动超高强度钢材料在工程领域的应用。
矩形管辊弯成形角部充满度分析及试验验证
中图分类号:
TG３０６
DOI:
１０．
３９６９/
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sn．
１００４
１３２X．
２０２３．
０７．
０１３
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开放科学(资源服务)标识码(
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高强度钢压型板辊弯成形缺陷分析及控制
建设工程安全监理细则一、监理人员资质要求1. 监理人员应持有相关建筑工程监理工程师资格证书，具有丰富的建筑工程施工和监理经验，熟悉建设工程安全管理规定，并能独立进行监理工作。
二、施工前安全审核1. 监理人员应对施工单位提交的安全生产方案、施工组织设计、施工图纸等文件进行审核，确保施工方案符合相关安全标准和规定。
三、安全管理要求1. 监理人员应每日巡查施工现场，检查施工设备、工具、材料等是否符合安全要求，并督促施工单位及时消除安全隐患。
2. 监理人员应定期组织施工现场安全检查，对施工人员进行安全教育和培训，提醒他们遵守安全操作规程，正确使用安全防护用品。
四、安全监测1. 监理人员应定期进行建设工程质量和安全监测，记录安全隐患情况并提出整改意见，确保施工过程和结果符合相关安全标准和规定。
五、事故处理1. 发生施工安全事故时，监理人员应及时报告并配合有关部门进行事故调查，提出事故原因分析和后续处理建议。
六、监理报告1. 监理人员应按照监理合同约定，定期向建设单位和有关部门提交建设工程安全监理报告，包括施工安全情况、安全隐患整改情况等内容。
七、违规处理1. 监理人员在监理过程中发现施工单位存在违规行为，应及时向建设单位和相关部门报告，并提出整改建议，对严重违规情况应及时停止违规行为并配合相关部门进行处理。
以上细则是建设工程安全监理的基本要求，监理人员应严格遵守，并通过严格的监理和管理，确保建设工程施工过程中的安全管理工作得到有效落实。
建设工程安全监理是建设工程管理中非常重要的一环，其主要职责是全面监督和检查建设工程的施工过程和结果，确保施工过程中的安全管理工作得到落实，最大限度地预防事故发生，保障工程质量和施工人员的生命财产安全。
因此，建设工程安全监理的细则需要具体而严谨，以保证监理工作的质量和效果。
在建设工程安全监理细则中，监理人员的资质要求是首先需要重点关注的部分。
监理人员应当持有相关建筑工程监理工程师资格证书，这意味着他们经过了严格的岗位培训和考核，具备了较高的专业素养和能力。
高强钢辊弯成形过程中成形力的影响因素研究
精密成形工程
JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING 133
高强钢辊弯成形过程中成形力的影响因素研究
丁立波 1，李健东 2，李明杰 1，梁继才 2
（1. 白城职业技术学院，吉林 白城 137000；2. 吉林大学 材料科学与工程学院，长春 130000）
验方案确定每一道次所需的成形力大小。文中利用德
国 DataM 公司专业辊花设计软件 COPRA[5]对辊弯过
程进行逆向建模以研究其成形方式，通过仿真模拟和
实验比较验证仿真模型的精度，把成形后矩形管截面
节点与实验结果截面进行比较，掌握闭合截面型材的
成形规律，研究不同工艺条件对辊弯件成形力的影
响，优化成形方案，为提高产品的质量提供保障。
广泛应用于汽车零部件、船舶、石油天然气管道、电 力电子工业以及机械制造等诸多领域[3]。
近年来，汽车行业已成为辊弯成形工艺的重要应 用领域，例如，商务车防撞梁、B 柱等零部件的成形 不但截面要求复杂，而且也要求高精度，传统的成形 工艺已不能满足要求。现阶段对于轻量化车体的开 发，提高安全性能与降低制造成本将成为汽车工业发 展的迫切需求[2]。工艺上采用辊弯成形技术，材料上 采用高强钢，已成为实现汽车轻量化和增加碰撞安全 性能的两种主要方式。
根据已有的理论研究基础，可知辊弯成形过程中 成形力[12]的大小可辨识为：
F
s
p
3 2
c
2at3p 3sin2 (p c )
(1)
式中：F 为成形力；σs 为材料的屈服极限；θc 为 本道次成形角；θp 为本道次之前板材总成形角；a 为 翼缘高度；t 为板材厚度。
先进高强度钢辊弯成形断裂机理研究及缺陷预测
先进高强度钢辊弯成形断裂机理研究及缺陷预测近年来，随着工业技术的不断发展，先进高强度钢在航空、汽车、船舶等领域得到了广泛应用。
然而，在钢材弯曲成形过程中，由于弯曲应变的集中作用，会导致材料发生断裂现象，从而影响产品的质量和性能。
因此，研究先进高强度钢辊弯成形断裂机理并进行缺陷预测，具有重要的理论和实际意义。
首先，钢材辊弯成形断裂机理的研究是解决断裂问题的基础。
通过分析不同材料的力学性能和微观组织结构，可以揭示先进高强度钢在弯曲过程中断裂的原因。
例如，高强度钢的断裂可能是由于晶界的开裂、晶粒的滑移和变形等因素造成的。
通过对这些因素的深入研究，可以为优化辊弯成形工艺提供理论依据。
其次，钢材辊弯成形缺陷的预测是保证产品质量的关键。
通过建立数学模型，可以预测先进高强度钢在辊弯成形过程中可能出现的缺陷，如裂纹、气孔、夹杂物等。
这些缺陷的形成与材料的力学性能、工艺参数以及辊弯设备的设计等因素密切相关。
因此，通过模拟和仿真分析，可以提前预测缺陷的发生，从而采取相应的措施进行预防和修复。
在研究先进高强度钢辊弯成形断裂机理及缺陷预测的过程中，需要综合运用材料力学、金属学、工艺学等多学科的知识。
同时，还需要借助现代计算机仿真技术，开展大规模的数值模拟和实验研究，以获得准确可靠的结果。
此外，还需要加强与相关行业的合作，共同解决实际生产中遇到的问题，并不断优化改进研究成果。
总之，先进高强度钢辊弯成形断裂机理研究及缺陷预测是一个复杂而重要的课题。
通过深入研究材料的力学性能和微观结构，建立数学模型进行预测分析，可以为优化辊弯成形工艺、提高产品质量和性能提供科学依据。
随着科技的不断进步，相信在不久的将来，这一领域的研究将取得更为显著的成果。
高强钢变截面辊弯成形插补控制算法优化
高强钢变截面辊弯成形插补控制算法优化摘要：高强钢是一种重要的材料，广泛应用于汽车、航空航天等领域。
在高强钢材料的辊弯成形过程中，为了实现精确的变截面曲线控制，需要针对辊弯成形插补控制算法进行优化。
本文提出了一种高强钢变截面辊弯成形插补控制算法优化方法，通过对插补控制算法的改进，实现了辊弯成形过程中变截面曲线的精确控制。
关键词：高强钢；变截面；辊弯成形；插补控制算法1. 引言高强钢具有极高的强度和良好的塑性，适用于各种复杂形状的零件制造。
在高强钢材料的辊弯成形过程中，为了实现精确的变截面曲线控制，需要对辊弯成形过程中的插补控制算法进行优化。
2. 插补控制算法辊弯成形过程中的插补控制算法是实现变截面曲线控制的关键。
传统的插补控制算法存在着精度不高、计算复杂等问题。
为了提高插补控制算法的精度和效率，本文提出了一种改进的插补控制算法。
3. 算法优化本文通过对传统的插补控制算法进行改进，优化了算法的精度和效率。
具体步骤如下：（1）建立辊弯成形过程的数学模型，包括变截面曲线的描述和辊弯过程的动力学方程。
（2）通过对数学模型的分析，确定插补控制算法的优化目标，即实现辊弯成形过程中变截面曲线的精确控制。
（3）根据优化目标，对插补控制算法进行改进，包括优化插补步长和调整插补速度。
（4）通过实验验证改进后的插补控制算法的精度和效率。
4. 实验结果与讨论通过实验验证，改进后的插补控制算法在高强钢辊弯成形过程中能够实现变截面曲线的精确控制。
与传统的插补控制算法相比，改进后的算法具有更高的精度和更高的效率。
5. 结论本文提出了一种高强钢变截面辊弯成形插补控制算法优化方法，通过对插补控制算法的改进，实现了辊弯成形过程中变截面曲线的精确控制。
实验结果表明，改进后的插补控制算法具有更高的精度和更高的效率，可在高强钢辊弯成形过程中得到应用。
未来的研究可以进一步优化算法，提高辊弯成形过程的自动化水平。
矩形钢管辊压弧度计算公式
矩形钢管辊压弧度计算公式在工程和建筑领域中，矩形钢管是一种常见的结构材料，它具有良好的承载能力和稳定性，因此被广泛应用于各种建筑结构中。
在使用矩形钢管时，通常需要对其进行加工，其中辊压是一种常见的加工方法。
通过辊压，可以改变矩形钢管的形状和曲率，从而满足不同工程项目的需求。
在进行矩形钢管辊压时，需要计算其辊压后的弯曲半径，这就需要用到矩形钢管辊压弧度计算公式。
矩形钢管辊压弧度计算公式的推导。
首先，我们需要了解矩形钢管辊压的基本原理。
在进行辊压时，矩形钢管会受到一定的压力和力矩，从而产生弯曲变形。
在这种变形下，矩形钢管的截面会发生变化，从而形成一定的曲率。
为了计算矩形钢管辊压后的弯曲半径，我们可以利用弹性力学的基本原理进行推导。
假设矩形钢管在进行辊压时受到的压力为P，辊压力矩为M，弯曲后矩形钢管的曲率半径为R。
根据弹性力学的基本原理，我们可以得到以下公式：M = σ S。
其中，M为辊压力矩，σ为矩形钢管的应力，S为矩形钢管的截面面积。
根据梁的弯曲理论，我们可以得到矩形钢管的应力σ与弯曲半径R之间的关系：σ = E ε。
其中，E为矩形钢管的弹性模量，ε为矩形钢管的应变。
根据梁的弯曲理论，我们可以得到矩形钢管的应变ε与弯曲半径R之间的关系：ε = 1 / R。
将以上三个公式结合起来，可以得到矩形钢管辊压弧度计算公式：R = E S / (P L)。
其中，R为矩形钢管辊压后的弯曲半径，E为矩形钢管的弹性模量，S为矩形钢管的截面面积，P为矩形钢管受到的压力，L为矩形钢管的长度。
矩形钢管辊压弧度计算公式的应用。
通过矩形钢管辊压弧度计算公式，我们可以方便地计算矩形钢管在进行辊压后的弯曲半径。
这对于工程和建筑领域中的设计和加工工作非常重要。
例如，在设计钢结构框架时，需要对矩形钢管进行辊压加工，以满足框架的曲线和形状要求。
通过计算矩形钢管辊压后的弯曲半径，可以确保加工后的矩形钢管符合设计要求，从而保证钢结构框架的稳定性和安全性。
矩形管的弯曲强度
矩形管的弯曲强度
矩形管是一种常用的结构材料，其在工程领域中被广泛应用。
在使用中，往往需要对矩形管进行弯曲加工，以适应不同的工程需求。
然而，矩形管的弯曲强度是一个重要的指标，直接关系到其使用寿命和安全性。
矩形管的弯曲强度受多种因素影响，例如材料的力学性质、截面形状和尺寸、弯曲半径等。
为了评估矩形管的弯曲强度，需要进行弯曲试验，得出其弯曲应力和应变，进而计算出弯曲模量和弯曲极限。
同时，还需要考虑矩形管的塑性变形和疲劳寿命等因素，以确保其在实际使用中的安全性和稳定性。
针对不同的矩形管材料和应用场景，需要分别进行弯曲强度评估和设计优化。
例如，对于高强度钢矩形管，在保证弯曲强度的同时，还需要考虑其焊接和腐蚀问题。
而对于轻质铝合金矩形管，则需要通过优化截面形状和壁厚设计，来提高其弯曲强度和刚度。
综上所述，矩形管的弯曲强度是一个复杂的问题，需要综合考虑材料、结构和工艺等多种因素。
通过科学的试验和优化设计，可以提高矩形管的弯曲强度和使用寿命，从而更好地满足工程需求。
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高强钢辊弯成型矩形管特性数值分析*刘江1,韩中奇1,王叶松1,曹建国1,赵荣国2(1.北京科技大学机械工程学院,北京100083;2.江苏帝尔保机械有限公司,江苏扬州225000)摘要：针对高强钢薄壁矩形管连续辊弯成型过程中的受力性能及存在的精度、加工硬化等问题,运用专用辊弯成型有限元分析软件COPRA ,建立了DP980十机架连续辊弯成型三维有限元模型,并采取不同的变形分配量对矩形管长短边和圆角处的受力特性进行了研究,重点分析了高强钢薄壁矩形管圆角处不同位置的厚度、材料屈服强度和半径的变化规律。
研究发现,高强钢薄壁矩形管整个截面中圆角中心的材料屈服强度和半径最小;采用不同变形量分配方案的矩形管,方案A (变形量平均分配)圆角厚度增加最大,方案B (小变形→大变形→小变形)圆角厚度、材料屈服强度增加最少,但成型尺寸精度最高。
关键词:冷弯成型;高强钢;矩形管;变形量;有限元分析中图分类号:TG335.75文献标识码:ADOI :10.19291/ki.1001-3938.2019.4.004Numerical Analysis of the Characteristics of High Strength SteelRoll Forming Rectangular TubeLIU Jiang 1,HAN Zhongqi 1,WANG Yesong 1,CAO Jianguo 1,ZHAO Rongguo 2(1.School of Mechanical Engineering,University of Science and Technology,Beijing 100083,China ;2.Jiangsu Durable Machinery Co.,Ltd.,Yangzhou 225000,Jiangsu,China )Abstract:Aiming at the problems of mechanical properties,accuracy and work hardening of high -strength steel thin -walled rectangular tubes during continuous roll forming,a three -dimensional finite element model of DP980steel ten -stand continuousroll forming was established by using the dedicated roll bending forming finite element analysis software COPRA,the different deformation distribution schemes were used to study the stress characteristics of the long and short sides and the roundedcorners of the rectangular tube,and the change rules of the thickness,yield strength and radius changing of the high -strength steel thin -walled rectangular tube at different positions were analyzed.The study showed that the yield strength and radius of the fillet center in the whole section of the high strength steel thin -walled rectangular tube were the minimum;the rectangulartube with plan A,which had the amount of deformation evenly distributed,had the greatest increase in the thickness of the fillet.The rectangular tube with plan B,which had the amount of deformation first decreased,then increased and thendecreased,had the smallest increased in fillet thickness and yield strength and the highest precision of forming dimension.Key words:cold roll forming;high strength steel;rectangular tube;deformation;finite element analysis基金项目:科技部创新方法工作专项资助“基于大数据的钢铁服务型制造质量管控创新方法及应用”(项目编号2016IM010300);“绿扬金凤计划”创新领军人才“焊管及冷弯型钢辊弯成型仿真与关键技术研发”(项目编号yzlyjfh2015cx055)。
*第42卷第4期焊管Vol.42No.4图1DP980高强钢试样的几何尺寸表2DP980高强钢的拉伸试验结果(壁厚1.2mm )表1DP980高强钢的化学成分%0前言目前常见的冷弯矩形管加工工艺主要是先圆后方,采用不同的变形量分配(平均分配、小变形→大变形→小变形和对称分配)设计辊花,无论哪种方式,都会存在冷加工产生的材料变形,这种变形对矩形管的直边部位影响较小,因为直边部位通常处于弹性状态,但对矩形管弯角部位影响却非常严重,因为弯角部位通常处于塑性状态。
高强钢薄壁矩形管加工时残余塑性应变将产生时效硬化现象,使弯角部位材料性能发生很大变化[1]。
国外对冷弯研究较早,Karren 等[2]通过研究大批量冷弯构件的弯角部位材料特性,发现弯角部位的屈服强度出现较大的提高,并提出了考虑母材屈强比影响的弯角屈服强度提高公式。
Takuo Nagamachi 等[3]利用有限元研究了矩形管在剪切之后的机械特性。
李黎明等[4]针对厚度分别为8mm 、10mm 、12mm 的Q235材料,采用直接成方工艺对国产冷弯矩形管进行了材料试验研究,得出弯角部位的屈服强度较母材提高了31%~49%。
黄永明等[5-6]详细研究了矩形管四辊挤压过程中R /t (管半径与厚度之比)、加工硬化和摩擦系数的影响。
侯刚等[7]应用数值技术模拟了冷弯矩形管辊弯成型与回弹过程中所产生的截面纵向残余应力分布,并分析了冷弯矩形管宽度和厚度等参数对纵向残余应力分布的影响效应。
Wen Kang 等[8]用有限元分析软件ABAQUS 研究了马氏体钢MS980的矩形管冷弯过程,得出随着材料强度的增加,形成的矩形管圆角半径减小,拐角厚度增加的结论。
曾国等[9]用X 射线衍射方法研究辊弯成形方形型钢的残余应力。
晁灿等[10]利用拉伸试验研究了QSTE 型冷弯高强钢矩形管的冷作硬化效应。
Van den Berg 、Van der Merwe[11]研究了不锈钢型钢角部特性。
Ashraf M等[12]建立了不锈钢辊弯产品角部的屈服强度和抗拉强度模型,并与其试验数据进行了对比。
目前冷弯矩形管相关试验研究有限,并存在以下问题:①研究的材料大多是普通碳素管,高强钢矩形管研究较少;②研究的矩形管大多是厚壁管,薄壁管很少研究;③通常只进行圆变方和直接成方的成型工艺对比研究;④在研究矩形管圆角部位时,把弯角看成了整体,没有将弯角细分成数个小的单元来讨论弯角处不同位置的特性。
本研究针对国内DP980高强钢圆变方加工工艺矩形管,采取不同的变形量分配方案,分析直边及圆角处的屈服强度,并将圆角部分细分成9个单元,详细分析圆角处不同位置的厚度、屈服强度和半径变化规律,为高强钢薄壁矩形管后续加工提供理论基础。
1材料特性1.1DP980钢的化学成分试验所用材料DP980钢的化学成分见表1,DP980钢具有塑性加工性能好、屈服点低和高延伸率等特性,被广泛用作汽车行业的主要选材。
其组织包含大量马氏体,因此具有高强度特点。
1.2DP980钢的力学性能按照GB/T 228.1—2010制作拉伸试样,其几何尺寸如图1所示。
考虑板材各向异性,试样分别从带钢轧制方向、横向方向和45°方向制取。
在SANS CMT5105(载荷100kN ,精度0.002)电子万能试验机上进行拉伸试验(拉伸速度2mm/min )。
DP980高强钢的拉伸试验结果见表2。
带钢成型过程中主要受轧制方向、横向的力,试验数据取其平均值[13],DP980高强钢的平均真实应力-应变曲线如图2所示。
刘江等:高强钢辊弯成型矩形管特性数值分析第4期图2DP980高强钢的平均真实应力原应变曲线图3圆变矩形管连续辊弯成型辊花图4圆变矩形管连续辊弯成型3D模型图5FEA 模型边界条件的设定焊管2019年第42卷2FEA 仿真模型本研究对象是DP980高强钢薄壁矩形管,试样尺寸为25mm ×55mm ×1mm ,圆角半径4.5mm ,矩形管经箱式辊弯成型获得。
DP980高强钢薄壁矩形管辊弯成型工艺采用底线水平法设计共11道次,经一排轧辊逐渐挤压辊弯成型,其实际成型辊花如图3所示。
利用COPRA RF 软件生成的3D 有限元模型如图4所示。
此模型为圆变方矩形管成型过程,它包括10对成型辊和1对矫直辊。
矩形管成型用的平辊基本直径为143mm ,机架间距为300mm ,轧辊转速为100r/min 。
圆管厚度为1mm ,直径为49mm ,机架间距为300mm ,设置圆管的纵向长度为机架间距的2.3倍,即圆管坯料的长度为690mm 。
网格划分时选用8节点的六面体7号实体单元,由于高强钢薄壁矩形管存在角部圆角问题,所以在矩形管角部网格和直边网格采用的大小不同;由于角部变形比较大,所以角部网格划分要小,采用0.8mm 大小的单元;直边部分变形小,网格划分采用5mm 大小的单元。
整个圆管坯料划分为7820个单元,总共16170个节点。
由于板料在常温、低速下变形,且其刚性远远小于轧辊,故把轧辊设置为刚体,不参与变形;把板带设置为变形体,参与变形;摩擦系数按照参考文献[14]设置为0.2。
边界条件如图5所示。
由于是矩形对称截面,为了降低计算复杂度,故施加对称约束,所有节点沿中心对称面在x 轴方向进行固定;对于y 轴方向约束,在中心对称面末端底部最后的3个节点在y 轴方向固定,防止板带上翘;对于z 轴方向约束,前后两端所有的节点在z 轴方向固定。