冷弯成型过程的有限元模拟
Q450冷弯成型角钢有限元数值模拟
Q4 弯 成 型 角 钢 有 限 元 数 值 模 拟 5 0冷
岳 崇锋 , 光宏 余 万 华 孟 庆 刚 冯 , ,
( . 京 科技 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 , 京 , 0 0 3 2 钢 铁 研 究 总 院 , 京 , 0 0 6 1北 北 1 0 8 ;. 北 10 8 )
第3 3卷 第 1期 2 0 年 2 月 01
武
汉
科
技
大
学
学
报
Vo . 1 33, .1 No
Jo r a fW u an Unie st fSce c nd Te hn o y u n lo h v r iy o in ea c olg
Fe 2 0 b. 01
为等效 塑性 应变 。
1 2 材 料 的 非 线 性 分 析 .
1 2 1 Vo — ie . . n M s s屈 服 准 则
型产 品的生 产 和应用 提供理 论依 据 。
由 于 许 多 材 料 的 屈 服 都 不 受 球 应 力 张 量 的 影
响 , 以 Vo — ss屈 服 准 则 可 表 述 为 : 应 力 所 nMi e 当
力 之 间 的关 系 ; 是 增 量 理 论 ( 动 理 论 ) 在 材 料 二 流 ,
由单 向拉伸 实验 可确定 c:
c一÷ 2
() 3
处于 塑性状 态 时 , 它表 达 应 力 与 应变 增 量 或 应变
速率 之间 的关 系 。
或
ss 一÷ ; d 一0
在冷 弯成 型的 加工 过 程 中 , 反 映 常 温 下板 为
冷弯成 型 ( odR lF r n ) C l ol o mig 是通 过顺 J 配 置 的多道次 成 型轧辊 , 把卷 材 、 带材 等金 属板 带不
冷弯成型回弹有限元模拟研究
在宽度方 向存 在弯曲变形 , 反映在弯曲角部位 , 其变形量较大 ; 板 中得 以释放 , 并且 主要 集 中在 变形前 端 , 这说 明前端 和边部 变形 料 的纵 向应变主要集 中在变形区和变形 的过渡 区, 可知纵 向存在 产生 的残余应力较大 , 这些残余应 力的存 在将有利于 提高板料 成 弹性伸缩变形 。 型后的强度 , 有利于应用时承受更大的强度载荷 , 扩大产品 的应用
杨 氏模量
20 9 1E
切向模量
50 6 0E
泊松比
03
面
\ /j m l
板料
Ma _ P
25 6 3E
k/m gm 2 k } f gm f
20 9 1E 刚体 03 .
轧辊
7 o 0 8
刚体
由图 2 ~图 5可 以看 出: 板料在 咬人 阶段所受应力最大 , 时 此 板料 发生 较大的塑性 变形 , 随后变形趋 于稳定。板料 边部 出现不 规则 变形 , 是由于局部变形 较大引起 的。而在弯曲过程 中开始是
七道次 , 分别 为 1 。3 。4 。6 。7 。8 。9 。 5,0 ,5 ,0 ,5 ,5 ,0。模拟 的板 材可 采
用 S L 1 3 网格尺寸为 0 0 。材 料模 型采用经典 的双线性 皿 L6 , . 1r n 随动强化模型 ( KI 。轧辊采用 s L I 6 B N) 0 I 14划分 网格 , ) 网格尺寸
图 5 板料 出 轧辊 后 的等 效 应 力 云 图
对于 1 。8 。 5 ,5 回弹量的大小如 图 7和 图 9所示 。从具 体量上 弹性 弯曲 , 然后是 弹塑性弯曲 , 后是塑性弯 曲。板 料横 向( 最 即宽 了解 回弹的大小 , 以以此来指导实 际生产。从应力 的数 值大小 可 度) 应变集中在变形区域 , 同时在边部 也存 在一定 的应变 , 即板材 可反 映出反 弹前显式分 析产 生 的大量 的弹性 应变能 在隐 式分析
冷弯成型过程的有限元模拟
(1 山东交通 学院 数理 系, . 山东 济南 20 2 ; . 5 0 3 2 攀枝花钢铁研 究院, 四川 攀枝花 10 8 00 0) 67 0 10 0 3 中国科学院 力学研 究所 , . 北京
摘要 : 概述 了冷弯成型过程有 限元数值模拟 的基本原理 和基本 算法 , 利用 A S S/ S D N N Y L — Y A分 析软件 对冷 弯 过程进行有 限元数值模 拟 , 并对模拟结 果进行 受力和应变分析 以验证其可行性 和正确性 , 冷弯成型 的工程设 为 计提供 了科学依据 , 从而降低设计风 险。 关 键 词: 冷弯成型 ; 有限元 ; 数值模拟
维普资讯
第 l卷 5
第3 期
山东交通学院学报
J OURNAL OF S HANDON JAOTONG UNI G I VERSTY I
Vo . 5 No 3 1 1 .
20 0 7年 9月
Sp 20 e .0 7
冷 弯成 型 过 程 的有 限元 模 拟
计 。使 用数值模 拟手段 , 以准确地计 算分 析 成型过 程 、 可 检验 工具 设计 模 型 、 计 结果 , 而使 工具 设 计成 设 从
本和风险性大大降低。而且 , 冷弯成型数值模拟是一项综合应用技术, 在教学 、 科研 、 设计 、 生产 、 管理 、 决策
等 部门都有很 大的应用价值 , 其重要性具 体体现 在 以下几个 方面 :
板 带 在大 位移 、 大转 动 、 大应 变条 件下 的 弹塑性 变形 的描 述与 计算 ; 带与 轧辊 接触 面 间摩 擦 的描 述 及摩 板 擦 力 计算 ; 刚性 轧辊 的 几何描 述 及转 动计 算 。 本文 中所 涉及 到 的冷弯 成 型过程 , 是指 辊式 冷弯 成 型过程 。 均 11 基本 算 法 . 冷 弯成 型过程 是一 个非 常缓 慢 的过 程 , 视其 为一 个准 静 态 的塑性 成型 过程 。对 于准 静 态 塑性 成 型 可 过程 的有 限元 计算 , 常采 用静 态 隐式算 法 和动 态 显 式算 法 。静 态 隐 式算 法 在理 论 上 是 严格 的 , 理 同 常 处
冷弯型钢回弹有限元模拟
冷弯型钢回弹有限元模拟摘要:冷弯成型的过程中,回弹是不可避免的,这是所有材料都具有的一种物理规律,也是由于材料的这种规律使得冷弯成型孔型设计变得复杂。
随着经济与科技的发展,对型钢的要求越来越高,因而能够准确的计算出回弹的大小也就越显重要。
然而通过传统的经验公式法和解析计算法都不能准确的计算出弹性回复的大小。
因此本文通过有限元软件ANSYS的隐式分析对型钢进行回弹模拟。
通过对回弹结果应力变化与应变变化的分析,得出一些有益于实际的结论。
关键词:冷弯成型;ANSYS;回弹模拟冷弯型钢是一种截面合理、强度高、重量轻、金属利用率高的高效能型材。
随着我国经济的迅速发展,市场对型钢的要求不断提高,在生产中外观精美、性能优良的冷弯型钢受到越来越广泛的应用。
冷弯成型是一个弹塑性变形的过程,在坯料与轧辊脱离接触后,坯料会向着与弯曲相反的方向变形,造成型钢断面与孔型不相符,这个过程称之为回弹[1]。
回弹是一种高度非线性过程,这就使得坯料的一次性弯曲角越大,储存在弯曲角中的弹性应力也就越大。
1.板料冷弯成型回弹模拟计算利用ANSYS/LS-DYNA显示—隐式序列求解此问题,首先用ANSYS/LS-DYNA模拟动态成型过程,然后将变形后的几何形状和应力输入到ANSYS隐式分析中,并对其设定合理的变形条件对回弹变形模拟计算。
进行回弹计算需要进行9个基本步骤:(1)求解分析显示部分。
(2)修改隐式分析的作业名。
在隐式分析时为了不覆盖已分析好的显示结果,需要对隐式分析的作业名重新定义。
(3)关闭单元的形状检查。
回弹隐式分析也属于大变形计算,为了保证计算过程中的收敛性,需要关闭单元的形状检查。
(4)转换单元类型。
从显示分析到隐式分析,需要将壳163单元转换为壳181单元。
(5)修改单元的几何形状。
为了将显示分析所得的板料变形形状传给隐式分析,要对型钢的形状进行更新。
(6)移走不需要的单元。
回弹分析是针对坯料的计算,则对于显示分析中的轧辊、导位需要移走,否则可能会引起不收敛。
P110套管冷矫直弹塑性有限元模拟分析
上海交通大学硕士学位论文
摘要
套管冷矫直的数值模型 根据辊形理论计算了矫直辊辊形曲线 建立了 矫直辊三维模型 依照矫直运动关系配置了矫直辊位置 辊系 建立了矫直辊
钢管材料的力学模型基于单向拉伸试验测量的结果 采用了运动 通过模拟
硬化模型以模拟套管在反复弯曲过程中的 Bauschinger 效应
挤毁是套管损坏的主要形式 因此套管的抗挤强度就成为衡量套管性能 的重要指标 影响套管抗挤强度的主要因素有套管材料的屈服强度 残余应力 套管外径与壁厚的比值 套管管体圆度 壁厚偏差及轴向应力等 本文 模拟
建立了 Ö139.7mm 9.17mm 的 P110 套管挤毁试验的有限元模型
了不同圆度偏差套管的挤毁过程 分析了套管圆度偏差对其抗挤强度的 影响 结果表明套管的抗挤强度随圆度偏差的增大而降低
残余应力分布很不均匀 套管内表面环向残余应力为压应力 外表面环 向残余应力为拉应力 套管壁厚的中间部位环向残余应力较小 通过 X
射线衍射法测量了套管外表面的环向残余应力 试验结果与数值模拟结 果一致说明了套管的残余应力与其原始形状精度有关 通过计算机数值模拟分析 识 我们对套管矫直过程有了更深入的认
KEYWORDS: casing, straightening, elastic-plastic FEM, residual stress, anti-collapse strength
第
V 页
上海交通大学 学位论文原创性声明
本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,
独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,
控制套管在热处理过程中的变形 合理选择矫直压弯量和压扁量
是降低套管残余应力 提高抗挤性能的重要措施
冷弯成型过程的弹塑性大变形有限元模拟
实际生产 。
中图分类 号 :G362 文献标 识码 : T 5.5 A
0 引言
冷弯成型过程是一个非常复杂的变形过程 , 其变形是横向弯曲、 纵向拉伸、 纵向弯曲及横 向剪切等多种 变形的耦合 , 因此精确分析这个过程是非常困难的。由于冷弯成型过程是一个非常缓慢的过程 , 可视其为一
到的解将越来越逼近问题的精确解。静态隐式算法在处理非线性问题时 , 是通过一系列的线性逼进( e t N wo n R ps ) ah n 来获取解的 , o 它要求转置非线性刚度矩阵 , 而对于高度非线性问题 , 在转置非线性刚度矩阵时, 很 容易导致刚度矩阵发生奇异 , 从而使求解过程不再收敛 [ 】 1 。而动态显式算法在处理 非线性 问题时就无须
个准静态的塑性成型过程。对于准静态的塑性成型过程的有限元计算 , 常常采用静态隐式算法和动态显式 算法。静态隐式算法在理论上是严格的 , 处理同样问题时在计算精度上要高于动态显式算法 , 但在边界非线 性和有限元网格畸变的情况下往往求解不容易收敛 。一种数值方法 的收敛性是指随着 网格 的逐步细分 , 得
摘 要: 为了缩短冷弯型钢产品的开发周期 , 高产品质量和力学性能。采用 A S S 提 N Y 里的 L S DN Y A模块对槽钢辊式加工工艺进行显示动力学有限元法模拟, 分析成型 中轧件的变型特 点及应 力应 变分 布 , 为冷 弯成型 C D\A A C E技 术提供 有力 的 实验 数据 和理 论 支持 , 最终 应用 于
根据对称性轧件取 12建立模 型, / 对称面加约束 。轧辊采用 Se 6 hl 13单元 , l 轧件采用八节点六面体单元 S l i 单元 。轧辊采用刚性辊 , Oi 6 d4 轧件选取为低碳钢 Q 3 , 25 钢板采用经典双线性随动硬化 ( KN 材料模型。 B I)
U型钢冷弯成形过程的有限元仿真
doi:10.3969/j.issn.1005-2550.2024.02.011 收稿日期:2023-12-26 U型钢冷弯成形过程的有限元仿真寇长海1,高世阳2,杨树宝3,许淑芹2(1.昌邑市农业农村局发展服务中心,潍坊261300;2.山东浩信股份有限公司, 潍坊261300;3.安徽工业大学机械工程学院,马鞍山243032)摘 要:为了提高U型钢的抗扭性能和承载能力,改善外弯角的曲率厚度分布均匀性,并减少尖点在圆角部位的出现,本文使用软件模拟板带连续冷弯成形过程,以揭示U 型钢的应力和应变的分布规律。
首先,在传统设计方法的基础上进行了成型工艺参数和轧辊的设计,确定了成型道次和每次弯曲的角度;然后,利用有限元软件MSC.Marc,构建了冷弯成型仿真模型,并进行了仿真计算。
仿真结果表明:在冷弯过程中,等效应力及等效应变分布呈现弯角处大,立板处次之,而底板处最小的特点,各道次间应力及应变的大小变化较均匀,成型力分布也比较合理。
关键词:冷弯;有限元模拟;变形;成型力中图分类号:TH124 文献标志码:A 文章编号:1005-2550(2024)02-0064-06Finite Element Simulation on the Cold Bending Process of U-shapedSteelKOU Chang-hai1, GAO Shi-yang2, YANG Shu-bao3, XU Shu-qin2(1.Changyi Agriculture and Rural Bureau Development Service Center., Weifang 261300,China; 2. Shandong Haoxin Co., Ltd., Weifang 261300, China; 3.School of Mechanical Engineering, Anhui University of T echnology., Maanshan 243032, China)Abstract: In order to improve the torsional performance and support bearing capacity of U-shaped steel, improve the uniformity of bending angle thickness distribution, andreduce the occurrence of sharp points in the rounded corners, software is applied to simulatethe continuous cold bending process of plate and strip, revealing the distribution law ofstress and strain of U-shaped steel. Firstly, Based on traditional design methods, the formingprocess parameters and rolling rolls were designed to determine the number of formingpasses and each bending angle. Then, with the help of the finite element software MSC.Marc, a cold forming simulation model was established and calculated. The calculationresults show that in the cold bending process, the equivalent force and equivalent effectdistribution on the workpiece are characterized by large forming angles, followed by verticalplates and smallest bottom plates, and the magnitude changes of stress and strain betweenpasses are more uniform, and the forming force distribution is also reasonable.Key Words: Cold Bending; Finite Element Simulation; Deformation642024年第2期65引 言冷弯型钢作为一种价格比较实惠的断面型材,因其均匀的断面形状、较好的产品质量、制造过程消耗的能源较少和效益较高等优点[1,2],而被广泛采用。
冷弯管模具有限元优化设计
设 计 ・ 究 研
《 加工与模具}07 电 20 年第2 期
冷 弯 管模 具有 限元 优 化 设 计
赖 一楠 , 于延 民 , 于浩 楠 , 戴 野
(哈尔滨 理工 大学 机 械动力 工 程学 院 , 黑龙 江 哈尔 滨 1 0 8 5 0 0)
此在实 际生产 中 , 弯管 模 具 广 泛 采 用 反 变形 原 理 冷
设计 , 从传统 的蛋 圆形 到其他 各种 新 型槽 , 都是 各厂
家采 用参照 经验 加大量 的试 制验 证 的方法 开发 出来 的, 造成 了时 间和 人 力 物 力 上 的很 大 消 耗l. 。本 3 j
图 1 冷弯管加工过程不意 图
形。 Leabharlann 基金 项 目:黑 龙 江 省 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 ( 2 0 E 0 4—1 ) 3 ;黑 龙 江
省 科 技攻 关项 目( 0 A 2 ) GC 5 5 4
管子 弯 曲后 通 常都 会产 生不 理想 的变形 。弯 管
质 量主要包 括 椭 圆度 、 壁减 薄率 、 外 内壁 增厚 率 等几 项指标 。为减小 椭 圆度 , 早 的有 芯 弯 管在 管 内加 最
弯管技 术广 泛 应用 于压 力 容 器 制 造业 、 油化 石 工 、 车 、 空 航 天 、 舶 制 造业 等 多 个 领域 。对 弯 汽 航 船 管产 品 的质 量 、 安全性 越来越 高 的要求 , 得 管子 的 使
冷弯 管采 用 拉拔 式 无 芯 弯 管方 法 进 行 生 产 , 其
关键 词 : 冷弯 管 ; 限元 ; 有 优化 设计 ; 圆度 ; 椭 型槽
中图分类 号 : 3 6 4 TG 8 .3
O p i a s g f Co d Tu e b n n e w ih FEM tm lDe in o l b - e di g Di t
ANSYS二次开发在冷弯仿真分析中的应用白亚斌
冷弯成型是板料深加工的一个重要领域。
它是由多段具有一定表面形状轧辊所组成的成型机组对坯料逐步进行弯曲变形,从而得到均匀截面产品的塑性加工方法。
至今为止,冷弯成型技术已得到长足的发展。
然而,由于其成型过程中几何学、运动学、动力学和材料学等方面的复杂性,冷弯成型仍是一门经验性很强的工程技术。
辊花设计作为冷弯型钢孔型设计的核心内容在冷弯成型技术中占有重要地位。
在一定的轧机负荷强度下,对于相同的基本辊径,如何使得板料各个道次的变形均匀是辊花设计的重要目的。
它的成功与否,直接影响着最终型材断面尺寸精度和变形缺陷的产生,也影响着后续的轧辊设计、生产成本和加工周期。
利用动力显式有限元法对冷弯成型过程进行仿真,从而判断辊花设计是否合理是较好的选择。
ANSYS是一个多用途、功能强大的有限元分析软件。
利用其二次开发功能实现通过界面输入预设辊花参数,建立冷弯成型的有限元模型,并调用LSDYAN求解器对其全过程进行仿真计算分析,可得到板料的等效塑性应力应变等,据此判断辊花参数设计是否合理,对辊花进行优化。
1 冷弯成型有限元模拟参数和流程冷弯成型过程中,板材依次经过布置在成型方向上的成型轧辊,由平面逐渐连续地弯曲成所需要的各种截面。
运用ANSYS/LSDYNA对其成型过程进行有限元模拟,即输入初设的冷弯辊花的配辊参数,建立有限元模型进行分析。
以槽钢为例,模拟时,采用的钢种为Q235,板料尺寸8mm×682mm,成品弯曲半径为34mm,弯曲角度为77.1°。
考虑到回弹,设计初始辊花图(图1)及冷弯成型辊花参数(表1)。
图1 槽钢冷弯成型辊花表1 槽钢初始冷弯辊花图中性面参数ANSYS参数化APDL语言实现冷弯过程参数化建模分析及输出板料塑性应力应变分析的流程见图2。
图2 程序分析流程图2 冷弯成型有限元模型的建立在ANSYS界面下,点击工具栏CHANNEL按键,后台自动运行CHANNEL.MAC文件,进行参数的初始化。
变截面冷弯成型的FEA仿真研究
变截面冷弯成型的FEA仿真研究摘要:随着工业技术的发展,变截面冷弯成型作为一种重要的金属加工方法,受到了广泛的关注。
本文基于有限元分析(FEA)技术,对变截面冷弯成型的仿真进行研究。
通过建立合适的模型和参数设置,对变截面冷弯成型过程中的应力分布、变形情况等进行了仿真分析。
结果表明,FEA仿真可以有效地预测变截面冷弯成型过程中的变形和应力分布,并为工程实践提供了参考。
关键词:变截面冷弯成型;有限元分析;仿真研究;应力分布;变形情况引言:变截面冷弯成型是一种通过施加外力使金属材料发生塑性变形的工艺。
其主要应用于金属管道、钢材、铝合金等材料的成型加工中。
该工艺具有成本低、效率高、工艺灵活等优点,因此在航空航天、汽车制造、建筑工程等领域得到广泛应用。
然而,由于变截面冷弯成型过程中的变形和应力分布难以直观地观察和测量,因此需要借助计算机仿真技术进行研究。
有限元分析(FEA)作为一种有效的数值模拟方法,可以模拟材料的变形、应力分布等情况。
因此,本文采用了FEA技术对变截面冷弯成型进行了仿真研究。
方法:首先,根据实际工程需求,确定了变截面冷弯成型的模型和参数设置。
然后,利用FEA软件对模型进行建模,并设置加载条件,如施加外力、边界约束等。
接着,通过求解有限元方程,得到了变形和应力分布的数值结果。
最后,对仿真结果进行分析。
结果与讨论:通过FEA仿真,我们得到了变截面冷弯成型过程中的变形和应力分布情况。
结果显示,在应力分布方面,变截面冷弯成型过程中的应力集中主要出现在截面转弯处。
而在变形方面,变截面冷弯成型过程中的变形主要集中在转弯处,变形量逐渐减小。
结论:本文基于FEA技术对变截面冷弯成型进行了仿真研究。
通过对变形和应力分布的分析,我们可以更好地了解变截面冷弯成型的过程和特点。
同时,FEA仿真结果为工程实践提供了参考,可以指导实际生产中的变截面冷弯成型工艺优化和产品设计改进。
然而,本研究还存在一些局限性,比如在建模过程中的简化假设等。
轿车防撞梁冷弯成形及在线辊弯技术
冷弯型钢作为一种经济断面型材,一直以优化截面形状而不是单纯靠增加材料用量和改善材料性能来节约资源,这使得其拥有广阔的应用领域,已被广泛应用于汽车、航空、建筑等行业。
冷弯成形是一个经历大位移、有限应变的过程,其中涉及到与轧辊之间的接触摩擦问题,同时也是一个包含着几何非线性、材料非线性和边界非线性在内复杂的高度非线性问题。
冷弯型钢变形过程是一个横向弯曲、横向扭转、纵向拉伸等弹性、弹塑性、塑性变形的耦合过程,因此对板料成形过程进行模拟分析十分困难。
采用有限应变弹塑性有限元分析,能够有效地模拟此过程,为实际生产提供一定的理论指导。
图1 冷弯成形件本文是以荣威550轿车防撞梁(图1)为例,采用大型有限元软件Marc 对其辊压成形过程进行了模拟,并研究了型材在线三辊弯曲过程。
分析了成形过程中应力场和应变场,并得到了几个关键节点的应力和应变演变曲线,分析了成形过渡区变形过程,研究了牌坊间距对成形过程的影响。
研究了三辊弯曲中回弹现象,推导了三辊弯曲回弹计算公式,并获得了工艺试验验证,模拟结果对实际生产有一定的参考价值。
冷弯成形有限元模拟考虑到Marc软件的特点,在模拟时采用多工步作业的方式进行计算,将整个工件的成形过程分成三步来实现,其中辊压成形将分成两步来进行,首先是第1~8道次,实现两个弯角的成形,其次是9~16道次,主要是对第三个弯角的成形,最后一步是型材在线辊弯成形模型,完成型材的辊圆成形。
有限元模型如图2所示。
图2 有限元模型模拟结果分析特殊节点应力、应变历程曲线分析如图3、4所示,分别为弯角处在整个变形过程中的应力和应变历程曲线。
由图可知,在每一道次变形中,弯角处等效应力先增大,再减小,然后出现一些波动后趋于稳定状态,从这一点来看,板料每通过一组轧辊就会发生一次加载和卸载,因此冷弯成形也是一个多次加载、卸载的过程。
等效应力突然减小是由于弯角部位的节点和轧辊脱离接触,节点离开辊缝后,其变形不再受轧辊的约束而发生弹性回复使应力和应变值减小,随着节点离辊缝的距离越来越远,弹性回复也越来越弱,等效应力趋于稳定。
局部屈曲或局部和畸变屈曲综合作用下冷弯型钢梁的有限元模拟
ges,i.e.long-termservicetestandultimatestrengthtest.Nu- tionsystem,anefficientprocessforpracticalengineering designisproposed,whichcanhelp designerschoosethe appropriateanalysismethodforlatticeshells withdifferent joints. Keywords: Classification system; Lattice shells; Rigid joints;Semi-rigidjoints;Pinnedjoints;Determinationcoef- ficient;Bendingstiffness;Momentcapacity Thin-WalledStructures,2011,49(12):1544 -1553mericalmodelsonanalysisoftheCFDSTcolumnunderlong- termsustainedloading werepresented.A comparisonofre- sultscalculatedusingthese modelsshowedgenerallygooda- greementwiththetestresults.Additionally,adetailedanalysis wasperformedtoanalysethelong-term behaviourofCFDST columns.Finally,simplifiedformulaforcalculatingtheultimate strengthofCFDSTcolumnssubjectedtolong-term sustained loadingwasproposed. Keywords:Concrete-filleddoubleskintube(CFDST);Concrete filledsteeltube(CFST);Concrete;Column;Long-term sus- tainedloading;Ultimatestrength;Parametricanalysis Thin-WalledStructures,2011,49(12):1534 -1543 18 局部屈曲或局部和畸变屈曲综 合作用下冷弯型 钢梁的有限元模拟 摘 要:有限元法可以解决冷弯钢梁复杂的相关联 屈曲问题,其 中 包 括 很 多 重 要 的 关 键 因 素:几 何 缺 陷、材料非线性和后屈曲等。
有限元在冷弯型钢中的应用
.
冷弯成 形 ( odR lF r n ) 通 过顺序 配置 C l ol omig 是 的多道 次成 形轧辊 , 卷材/ 材等 金属 板带 不断进 把 带 行横 向弯 曲 , 以制成 特 定 断 面型 材 的 工 艺技 术 。冷 弯成形 是一 种节 材 、 能 、 节 高效 、 先进 适 用 的板 金 属 成形 工艺 。 由于冷 弯成 形 技 术 的相 关 资 料 比较 少 , 工程 技术人 员经 常利 用 试 错法 解 决 工 程 问题 , 以 所
品的品种 、 规格 、 量 等方 面 的不 断 渴求 , 使 冷 弯 质 促
Th plc to fFEM n Co d Ro lFo m i o e s e Ap i a i n o i l l r ng Pr c s
LJ Ja g l Y U in —i , ANG Xiorig WEN infn n a — n , u J a -eg
,
,
冷 弯型钢 成形 设备设 计 、 核提 供 力能参数 。 校 关键 词 :有 限元 ;冷 弯型钢 ;载荷 分布 中 图分 类 号 : 3 2 4 TG 3 . 文献 标识 码 :A
文 章 编 号 :1 7 ~4 7 2 ] ) 20 6 — 3 6 46 5 (0 ] 0 —0 00
2 S a x o i ca l n g n e i g Te h o o y Ce t r .hni Pr v n il Ro l g En i e rn c n l g n e ,Ta y a 3 0 4,Ch n ) i iu n0 0 2 i a
船舶肋骨冷弯中旁弯的有限元模拟分析研究
在实 际成 形加 _ 中 , 侧 夹 头对 型材 进 行 纵 丁 两
向 、 向 、 向三 向固定 , 靠 中问弯 曲模 的进 退 , 横 垂 依
使 型材 受力 弯 曲。两侧 夹头 可 以随着弯 曲进程 在 原 位置 转动 。
变形措施提供较准确的旁弯数据 , 为生产现场 工 艺参数的优化提供参考。
移 和大 转动 等几 何 非 线 性 问题 的 能力 , 钢 的单 角 元类 型 为壳单 元 。 在 实际 弯 曲过 程 中 , 夹 头 和 弯 曲模 的变 形 侧
比起 角钢 要小 得 多 , 用 弹塑性 材料 模拟 角钢 , 采 侧
向划分 20个单 元 , 元 沿 厚 度方 向取 5个 高斯 4 单
中 图分 类号 : 7 . U6 1 3 文献标志码 : A 文 章 编 号 :6 17 5 (0 10 —0 00 17 93 2 1 )30 4 —4
船 舶肋 骨大 多 由角 钢 、 扁钢 等 非 对 称截 面 球 型材 冷弯加 工 而 成 。在 实 际加 工 过 程 中 , 仅存 不 在着 回弹 、 起皱 等缺 陷 , 存在旁 弯Ⅲ这 一非 对 称 还 截 面型材 特有缺 陷 , 图 1 见 。
摘
要: 以船舶肋骨使 用的角钢 为对象 , 用 ANS / - Y 采 YS I D NA模 拟其弯 曲加 l 过程 中旁弯 大小与弯 S T
曲曲率 的关系 。利用船用角钢冷弯加工过程 的分 析模 型 , 模拟角钢正弯 、 反弯过程 中变形情况 , 并用 实验验证
模拟结果的可靠性 。模拟结果表明 : 在一定 曲率范 围内, 旁弯有 随着 曲率增大而增大 的趋势 ; 正弯实验中的角 钢旁弯大小与模拟的旁弯大小 比较接近 ; 弯实验 中的旁弯变形与腹板起皱情况与模拟情况相似 。说明用数 反 值模拟 的方法分析旁弯的变化是可行的 。 关键词 : 船舶 ; 肋骨 ; 旁弯 ; 有限元法 ; ANS S L  ̄ YN Y / SD A
基于Abaqus的不锈钢波纹板冷弯成形有限元分析
(3)波纹板冷弯成形过 程中 ,斜面部分经历了弯曲反弯曲 的过 程 ,并 且存在剪切 应力 。
参 考文 献
[1]崔高健 ,吕 相艳 .冷弯型钢成形技术的发展现状【J】.机械制造 , 2005,43(10):41,-44.
[2】胡盛 德 ,郭志旺 ,肖颐 ,等 .利 用正交试验设计优化冷弯成形工 艺参数 [J].2015,32(3):44-47.
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SCIENCE & TECHNOLOe
2.1应力 应 变云图 分析 图 2中间部分应力较大 ,这是辊弯加工的正在变形的地方 ,发
生塑性变 形所以应力较大 。 图3的最大塑性应 变在 板料 的弯曲处 ,此处发生了塑性变形 ,
因此变形 比较明显 。图3中板 料已发生了 弯曲 48。的变形 ,可以明 显看出 ,下方的 弯角处应变要 比上方的弯角应 变大一些 ,因 为板 料是 对称的 ,只采取了一半进 行模拟 ,把 它的一端进行了 完全固 定 ,另一端可以 自由流动 ,所以在固定的 一边承受的拉 应力和剪 应力都很大 。
冷弯塑性精密成型有限元计算
冷弯塑性精密成型有限元计算
冷弯型钢单位的断面性能比热轧型钢产品的性能优异,并且具有很高的表面光洁度和尺寸精度。
近些年来,冷弯型钢作为在建筑、汽车制造、船舶制造、电子工业及机械制造业等许多领域的重要结构件得到了广泛的应用。
其产品从普通的导轨和门窗等结构件到一些专用型材,型钢截面类型很多。
但目前国内的冷弯型钢产品的开发主要是在经验的基础上进行大量的试制,不仅生产效率,而且造成大量的材料和能源的浪费。
论文采用Abaqus软件对常见的Q235碳钢立柱板的冷弯成型进行有限元模拟。
计算结果表明,计算得到的生产工艺参数与实际生产工艺很吻合。
由此可知,有限元模拟方法是模拟冷弯成型的有效方法。
随后,针对某种槽钢型材,用冷弯成型理论的方法设计出一套完整的辊型,并采用有限元模拟方法计算了成型过程。
通过对板料厚度、轧辊间距、辊速差和成型道次数的模拟计算,选择一个最优的生产工艺。
通过计算发现,板料厚度发生变化时,厚度越大板料边部稳定性越好,不易发生边浪等缺陷;辊距的增大有利于板料的成型,但无明显效果,辊距增大导致生产线加长,增加了生产成本,在满足成型的条件下,辊距选择合适即可;辊速差选取0.1m/s时,冷弯成型趋于最优状态;当成型道次偏少即各道次的弯曲角度过大时,整体模型会变形较严重,造成很大的回弹。
在优化以上各参数的基础上,通过模拟计算获得的槽钢截面尺寸在工程误差范围内与设计值吻合。
因此,利用冷弯成型有限元模拟方法,能够缩短产品开发的周期、提高生产效率,生产出尺寸精度较高的型钢产品。
SWRH82B盘条控冷过程有限元模拟与参数优化
SWRH82B盘条控冷过程有限元模拟与参数优化SWRH82B盘条控冷过程是钢铁生产过程中非常重要的一环,因此在控制过程中需要进行有限元模拟与参数优化,以保证产品质量和生产效率,以下是具体内容介绍。
SWRH82B盘条是一种高强度钢材,其控冷过程是将高温钢坯通过水冷方式快速降温,以获得良好的机械性能和耐磨性能。
在控冷过程中,需要控制温度、冷却速度、冷却水量等多个参数,以确保产品符合制定的标准。
针对SWRH82B盘条的控冷过程,可以采用有限元模拟技术进行参数优化。
首先,需要建立数值模型,包括盘条的几何形状和材料性质等信息。
然后,通过计算流体力学和热学方程,模拟温度分布和冷却过程。
最后,通过对模拟结果的分析和优化,确定最佳的控冷参数。
在模拟过程中,需要注意计算的准确性和稳定性,尤其是温度场和应力场的计算。
同时,还需要考虑到盘条的冷却方式和冷却介质的特性等因素。
通过有限元模拟与参数优化,可以实现SWRH82B盘条控冷过程的最优化,以提高产品质量和生产效率。
另外,模拟结果还可以为制定合理的生产工艺和生产计划提供参考和支持,为钢铁企业的可持续发展做出贡献。
在进行SWRH82B盘条控冷过程的有限元模拟与参数优化时,需要利用相关数据进行分析和优化,以下是一个样例。
1. 盘条的几何形状和材料性质盘条的几何形状和材料性质对于模拟和优化有重要影响。
一般需要测量盘条的直径、长度、厚度等尺寸和硬度、强度、延展性等材料性质。
在优化过程中,可以调整盘条的形状和选择合适的冷却介质,以达到最佳控冷效果。
2. 温度场和应力场模拟结果中最重要的参数是温度场和应力场。
温度场反映了盘条的冷却效果,应力场反映了盘条的机械性能。
可以通过分析温度场和应力场的变化趋势和分布情况,确定控冷参数的优化方向。
3. 冷却介质参数冷却介质的参数也是影响控冷效果的重要因素。
一般需要测量冷却介质的流量、温度、压力和水尺等参数。
在优化过程中,可以调整冷却介质的流量和温度等参数,以达到最佳控冷效果。
冷弯矩形管主要成型道次的FEM模拟
冷弯矩形管主要成型道次的FEM模拟胡盛德;张雪峰;刘勇;马力;郑剑峰;王绢;汪雯婕【摘要】On the basis of the constitutive model obtained from tensile test on the true parent steel, a simulating program was developed for simulating the main deformation in cold-formed rectangular pipe with ANSYS-LSDYNA, a parameter design language. It is found that, the effective stresses of the corner portion from the simulation agree well with those from the experiments; however, the effective plastic strains of the corner portion are not evenly distributed in the middle passes. To improve the pipe quality and the mill load, it is necessary to optimize the present deformation technology.%基于ANSYS-APDL参数化设计语言,以现场冷弯母材拉伸实验数据建立本构模型,对冷弯矩形管主要成型过程进行FEM模拟.结果表明,模拟得到的弯角部位平均等效应力与实测值相吻合,但弯角变形区塑性等效应变随着道次变化的变形分配欠均匀,辊花工艺尚需进一步优化.【期刊名称】《武汉科技大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2012(035)006【总页数】5页(P407-410,436)【关键词】矩形冷弯管;主要变形;等效应力;等效应变;FEM【作者】胡盛德;张雪峰;刘勇;马力;郑剑峰;王绢;汪雯婕【作者单位】武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室,湖北武汉,430081;武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室,湖北武汉,430081;武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室,湖北武汉,430081;武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室,湖北武汉,430081;武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室,湖北武汉,430081;武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室,湖北武汉,430081;武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室,湖北武汉,430081【正文语种】中文【中图分类】TG335.1冷弯矩形管由于其自重轻、截面经济、精度高、表面光洁和环保被广泛用于钢结构件和浆体运输领域[1-2],然而冷弯矩形管主要成型过程所存在的复杂性,使得其仍是一门经验性很强的工程技术。
多道次辊弯成形冷弯型钢残余应力有限元仿真与实验研究的开题报告
多道次辊弯成形冷弯型钢残余应力有限元仿真与实验研究的开题报告第一部分:研究背景和意义随着现代工业的发展,冷弯型钢作为一种新型建筑结构材料,具有重量轻、强度高、施工方便等优点,越来越多地被应用于建筑、工业和航空等领域。
但是,在冷弯成形过程中,由于材料的塑性变形和硬化作用,会产生残余应力,这种残余应力会影响冷弯型钢的力学性能,引起变形和开裂等问题。
因此,如何减小冷弯型钢的残余应力,提高其力学性能成为了冷弯型钢研究的重要问题之一。
本研究旨在通过有限元仿真和实验的方式,对冷弯型钢在多道次辊弯成形过程中的残余应力进行研究,为冷弯型钢的制造提供科学的技术支持和优化方案。
第二部分:研究内容和方法本研究将采用有限元仿真和实验相结合的方法,对冷弯型钢在多道次辊弯成形过程中的残余应力进行研究。
研究内容包括以下三个方面:1. 冷弯型钢在多道次辊弯成形过程中的应力分析通过建立冷弯型钢多道次辊弯成形的有限元模型,对冷弯型钢在多道次辊弯成形过程中的应力进行分析,研究应力分布和残余应力的大小和分布规律。
2. 实验测试冷弯型钢的残余应力采用X射线衍射仪等实验设备,对冷弯型钢进行残余应力测试,在实验过程中,将考虑多种因素,如不同的冷弯角度和成形次数等。
3. 有限元仿真和实验的比较分析通过将有限元仿真结果与实验结果进行比较分析,验证有限元仿真模型的准确性,并对冷弯型钢在多道次辊弯成形过程中残余应力的产生机理进行探讨。
第三部分:预期成果和研究意义本研究的预期成果包括:1. 通过有限元模拟和实验测试,得到冷弯型钢在多道次辊弯成形过程中的应力分布和残余应力大小和分布状态。
2. 建立冷弯型钢多道次辊弯成形的有限元模型,提高冷弯型钢成形的准确性和效率。
3. 验证有限元模拟和实验测试的准确性,探讨冷弯型钢在多道次辊弯成形过程中残余应力的形成机制,为冷弯型钢的制造提供科学的技术支持和优化方案。
本研究的意义在于:1. 为冷弯型钢的制造提供科学的技术支持和优化方案,提高冷弯型钢的力学性能和使用寿命。
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和接触边界等 多重 非线性.而且 影响成型 因素众
冷 弯成 型过 程 的有 限元 模 拟
赵 生莲 ,张代 明
( 昆明理工大学 , 云南 昆明 60 9 ) 50 3
摘
要: 利用 M R A C软件对角钢板坯进行了三维大变形模拟 , 分析 了在辊弯成型过程 中不 同道次辊压所造 成的角
钢各部 位应变 的分 布情况 , 揭示 了角钢在成型过程 中金属 的变形 规律 , 结果在 一定程度上反 映 了实 际的冷弯成 其 型过程 , 对实际生产有一定的参考价值. 关键词 : R MA C软 件 ; 角钢 ; 辊弯成型
曲变形 的同时 , 引起 横 向扭转 和大 位 移 , 此 , 还 因 冷
导 .本 文运用 非 线 性 有 限元 软 件 MA C, R 以角 钢 为 例, 分析其 成形过 程 的应 力应 变分 布规律 , 于指导 用
孔型设计 , 为实际生产提供理论依据.
2 有 限元软件 M R A C简介
中 图分 类 号 : G 12 1 T 1 T .; P5 4 文献标识码 : A
Fi ie ee e tsm u a i n o o d r l f r i o e s n t lm n i l to fc l ol o m ng pr c s
Z HAO S e gl n,Z h n ・a i HANG Da・ n i mi g
d n o d rf r n e b i f rg i i g p a t a r d c in . i g a g o e ee c a s o ud n r cil p o u t s s c o
Ke r s y wo d :MARC s f a e n u a te ;c l -o l o ig o t r ;a g rs l od rl f r n w l e m
1 引 言
冷弯成型产品的生产 和应用 已百余年 , 产量和 工艺都达到了一定的水平.但是 , 其本身所具有的 特点和规律 尚未完全被人们掌握和认识 , 仍然被称 为是一门“ 未掌握 的艺术” 冷弯成型过程从力学上 . 表现为带材在纵 向的弹性拉伸和压缩变形以及横 向 的弹塑性弯曲变形.由于孔型施加的载荷使带材弯
( o eeo Ma r l S i c n nier g K n n nvrt o T cnl y K n ig60 9 ,Y ra ) C l g f t i s c neadE gne n , umi U i sy f eho g ,u m n 50 3 um l e a e i g e i o n
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总第 12期 5
20 06年 1 0月
南ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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S T OU HER T S N ME AL
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文 章 编 号 : 09— 7 0 20 )5- 0 1 0 10 9 0 (0 6 0 0 0 — 5
弯成型过程实质上是带材的纵横 向的弹塑性变形与
横 向大位 移 的复杂 问题 , 而且 成型 辊 与坯 料 的接 触 边 界也非 常复 杂.其 复 杂性 主要 表 现 在 几何 、 料 材
件的开发、 销售和售后服务 , M R 使 A C程序 成为世
界上 功能 最全 、 先 进 的非 线 性 结 构分 析 有 限元软 最
MA C (MA C A a s eerh C roa o ) R R n l i R sac o r i ys p tn
公司始创于 16 97年, 创始人为美 国著名的布朗大学
应用 力 学 系教 授 PdoMacj 99年 , 公 司被 er ra.19 该
M C公司收购.作为全球第一家非线性有 限元公 S 司, 2 0多年来 , A C一直致力于非线性有 限元软 M R
w sc n u td u i g MARC s f r .T e d s b t n o tan c e td b h od r l fr ig a a iu o ai n f te a o d ce sn ot e wa h it ui fsri r ae y t e c l ol o n tv r  ̄lc t s o i r o m o o h n u a te n  ̄d,a d te d f r ai n b h v o fte se l u i gc l ・ l fr ig p o e sr v ae y t esmu a g l rse l sa ay wa l n h e o m t e a ir te r od r l o n r c s e e d b i ・ o o h d n o m l h lt n h i l ain r s l e e fu d i o d a re n i h s ft cu od r l f r i g p o e s h s p o i ai .T e s o mu t e ut w r o n n g o g me t t t o e o o s e w h e h a t a c l ・ l o n r c s ,tu r v・ l o m