滚压有限元数值分析

滚压模型有限元分析
姓名：黄肖
学号：201721000362
指导老师：陈勇
目录
1.模型的参数 (1)
2.模型的建立 (1)
3.部件的属性模块 (4)
4.网格的划分 (6)
5.创建分析步 (8)
6.创建接触 (8)
7.创建相关 (10)
8.施加载荷 (11)
9..创建作业及结果 (11)
10．结果分析 (14)
滚压有限元数值模拟是制定滚压工艺，预测滚压工作表面残余应力分布，以及判定工件疲劳性的重要工具。

目前滚压数值模拟主要集中在对曲周以及回转体的分析，少有的对平面滚压数值模拟，大多数也只分析了单圈或者不到一圈的滚程，而且与实际滚压工艺存在较大区别。

本文采用有限元商业软件ABAQUS模拟研究了滚压力的大小对残余应力分布规律的影响。

1.模型的参数
圆柱状滚针滚压平面工件，其数值模拟工件材料为Q235，物性参数如表1所示。

滚针相对于工件变形较小，可以忽略不计。

计算模型材料工艺参数
滚针与工件的接触表面其相比远小于滚针的直径，取工件的局部尺寸为2mm×15mm滚针的直径为1mm,依次选取滚压力为120N,160N,180N.摩擦系数为0.3进行计算。

2.模型的建立
(1)打开ABAQU软件，点击创建Great Part。

(2)开始绘制模型
输入（0，0），然后enter，再输入（2，15），然后enter。

再点击Great Part。

建立滚针的模型图。

建立滚针的模型图
（3）将两个部件装配到一起形成一个整体。

装配后的效果图如下：
3.部件的属性模块
（1）点击Module中的Propety,进入如下界面，置材料属性。

分别设置工件和滚针的材料属性：弹性模量和泊松比，屈服强度和屈服应力，
密度。

（2）创建截面。

（3）赋予模型材料属性。

4.网格的划分
（1）点击Module中的Mesh,进入如下界面，对工件进行网格划分。

‘
（2）对滚针也进行如上的网格划分。

5.创建分析步
点击Module中的Step,进入如下界面。

6.创建接触
（1）点击Module中的interaction,进入如下界面。

其他值默认，将摩擦系数改为0.3。

(2)创建接触面。

7.创建相关
输入相关点（0,0.5,0）
8.施加载荷
（1）点击Module中的Load,进入如下界面，创建边界条件。

选择工件的下表面和RP点进行约束。

9..创建作业及结果
点击Module中的Job,进入如下界面。

结果显示：
（1）滚压力为120N的时候的受力变形云图。

（2）滚压力为160N的时候的受力变形云图。

（3）滚压力为180N的时候受力变形云图。

10．结果分析
在阻碍工件表面疲劳裂纹生成和扩展中，起主要作用的是平行于工件表面方向的横向残余应力（本文的残余应力特指的是横向残余应力）。

上面云图显示了滚压后工件横向残余应力的分布情况，从图中可以明显看出，在滚压区域的表面形成了一个残余压应力层。

１）随着滚压力的增加，残余应力的峰值基本位于工件表面处，峰值大小随着滚压力增大而增大，但是增加到一定程度后，逐渐趋向于饱和，残余压应力层的深度随着滚压力增大而加深。

２）随着残余应力最大值逐渐增大，但是增加到一定程度后，会逐渐趋向于饱和；最大残余应力出现的位置加深，但是加深到一定程度后，会逐渐趋向于饱和；残余应力层深度加深，加深到一定程度后，残余应力层深度趋于一致。