飞机Z形框滚弯加工数值模拟与分析

采用大型有限元分析软件ANSYS,对飞机Z形框滚弯及其回弹过程进行三维动态仿真模拟。模拟结果表明,在Z形框滚弯过程中,型材截面的4个角处均存在应力集中现象;随着弯曲半径的增大,塑性应变值减小;塑性应变的最大值出现在受压侧缘条的中部;塑性应变为零的部位基本在Z形框高度的中线处。文章研究了各种因素对Z形框滚弯回弹的影响。研究结果显示,Z形框回弹半径随着弯曲半径的增大而增大,随着型材厚度的增大而减小,随着应变刚模量D值的增大而增大。     

型材滚弯回弹影响因素研究

型材滚弯过程存在回弹,会影响型材弯曲件的最终成形精度。为研究型材滚弯回弹影响因素,以型材滚弯工艺为研究对象,分析了滚弯成形控制原理,推导了型材滚弯回弹半径计算公式,进行了等曲率条件下型材弯曲半径回弹量解析解与有限元数值解对比,误差在10%左右。随后进行了型材变曲率滚弯有限元模拟,模拟计算半径误差比在9%~14%之间。对不同摩擦系数、滚轮转速、滚轮夹持力条件下的回弹量进行了计算,发现随着摩擦系数和滚轮转速的增加,滚弯回弹量也随之增大,随着滚轮夹持力的增加,滚弯回弹量逐渐减小。     

π截面铝合金型材拉弯成形工艺数值模拟研究

针对A7075-T6型材结构件,利用ABAQUS软件建立π型截面型材拉弯成形有限元模型,对该铝合金型材结构件拉弯成形进行数值模拟,并分析预拉量、补拉量、弯曲半径及摩擦系数的变化对回弹的影响。结果表明:预拉量、补拉量、弯曲半径和摩系数都会影响回弹量,在相对应的变化范围内,回弹随着预拉量、补拉量的增大有明显减小的趋势,而回弹量与弯曲半径和摩擦系数均呈正相关。其中对回弹量的变化影响较为明显的为拉伸量;当预拉量为1%,补拉量为2%,摩擦系数为0. 08,弯曲半径为200 mm时,回弹最小。     

基于PS2F的铝型材拉弯回弹研究

采用型材2D拉弯仿真软件PS2F对矩形截面铝型材张臂式拉弯进行了分析,探讨了弯曲半径、弯曲角度及铝合金材料性能对型材单曲率拉弯回弹的影响。研究结果表明,在缺省的拉伸力控制参数设置及夹钳加载轨迹由软件自动优化的情况下,对于给定的弯曲半径,型材零件端部的回弹量随弯曲角度的增加呈指数上升趋势;对于一定的弯曲角度,零件端部回弹量随弯曲半径的增加而线性增加;在相同弯曲半径和弯曲角度的情况下,材料性能对拉弯回弹量有重要的影响。     

U型钢弯曲回弹试验及回弹规律数值分析

通过对25U型钢弯曲回弹前后实际曲率半径与型材弯曲理论公式数值计算结果的对比、分析,结果表明:25U型钢在弯曲半径大于1 000 mm时,随着弯曲半径的减小,所对应回弹量增大,回弹前的弯曲半径与型材弯曲理论公式数值计算结果之间存在很大的误差;当弯曲半径小于1 000 mm时,随着弯曲半径的减小,所对应回弹量变化不大,并且与型材弯曲理论公式数值计算结果之间的误差较小。实际应用中以1 000～2 500 mm曲率半径为主,因此需在这一范围内对型材弯曲理论公式进行修正,修正后的型材弯曲理论公式数值计算结果与实验值相吻合,可以用于计算25U型钢加工设备的控制量,指导实际生产。     

2099-T83铝锂合金型材四轴滚弯的斜弯曲控制研究

2099-T83铝锂合金2形型材是大型客机C919中后机身重要桁架零件,四轴滚弯成形是加工此类零件的主要方法。由于铝锂合金比强度大,同时2形型材结构的非对称,相比于普通铝合金型材,铝锂合金2形型材滚弯成形中极易产生斜弯曲。为此,利用有限元软件ABAQUS对2形型材的四轴滚弯过程进行了模拟,分别研究了滚轮间隙、下滚轮与型材之间竖直方向预留间隙、左右滚轮X方向移动量对2形型材四轴滚弯中斜弯曲的影响,确定了最佳滚弯工艺参数。基于最佳滚弯工艺参数进行了滚弯工艺试验。结果表明,采用滚轮间隙0.2 mm、下滚轮与型材之间竖直方向预留间隙0.3 mm、左右滚轮X正方向移动量1.5 mm时能有效解决2形型材滚弯的斜弯曲问题。     

基于ABAQUS二次开发的Z型材滚弯回弹预测研究

为根据具体情况建立合适的非对称截面Z型材滚弯回弹本构模型，解决铝合金型材成形过程中波动性较强的问题以及滚弯成形件卸载后不可避免的回弹变形导致的滚弯成形件实际外形尺寸偏离几何设计要求的问题，通过综合考虑型材材料属性、截面几何特征和模型构建等因素，基于材料的各向同性弹塑性本构模型，采用VUMAT显式分析法对型材的动态本构模型进行了二次开发。通过将ABAQUS二次开发获得的回弹预测结果与实验数据、理论数据、内核处理数据和VUMAT子程序数据进行对比，预测了滚弯回弹半径。在相同目标成形半径下，回弹预测最大相对误差从3.34%减小到2.83%。     

2099-T83铝锂合金型材四轴滚弯的斜弯曲控制

2099-T83铝锂合金2形型材是大型客机C919中后机身重要桁架零件,四轴滚弯成形是加工此类零件的主要方法。由于铝锂合金比强度大,同时2形型材结构非对称,相比于普通铝合金型材,铝锂合金2形型材滚弯成形中极易产生斜弯曲。为此,利用有限元软件ABAQUS对2形型材的四轴滚弯过程进行了模拟,分别研究了型材与滚轮之间间隙、下滚轮与型材下表面之间竖直方向预留间隙、左右滚轮X方向移动量对2形型材四轴滚弯中斜弯曲的影响,确定了最佳滚弯工艺参数。基于最佳滚弯工艺参数进行了滚弯工艺试验。结果表明,采用型材与滚轮之间间隙0.2 mm、下滚轮与型材下表面之间竖直方向预留间隙0.3 mm、左右滚轮X正方向移动量1.5 mm时能有效解决2形型材滚弯的斜弯曲问题。     

宝钢高强钢V弯回弹的特性研究

以宝钢生产的14种规格和牌号的钢板为研究对象,对其V弯成形特性进行了研究,通过单向拉伸实验,获得材料的基本力学性能,分析了试验材料的V弯回弹规律。试验结果表明,材料存在正、负回弹,相同弯曲角度下随弯曲半径增大,回弹量增加且趋向正回弹,在相同弯曲半径下,弯曲角度增大,回弹量减小且趋向负回弹,可通过调整弯曲角度或弯曲模具圆角大小来可合理控制零件回弹;在相同厚度条件下,当材料抗拉强度大于600 MPa时,回弹量显著增大;在相同强度条件下,回弹量随弯曲角度的增大而趋向负回弹,同时随着弯曲半径的变大,回弹量随材料厚度产生的差异趋缓,并趋向正回弹;980 MPa强度级别材料中材料厚度越小,不同弯曲半径下的回弹量差异变大;厚度相同的情况下,QP钢和MS钢的回弹量比DP钢更趋向于正回弹;数值拟合发现,回弹角度随R/T值的增大而增大,且经历一个由负到正的过程。随着弯曲角度的增大,拟合曲线下移且斜率变小,只有当R值足够大时才会出现正回弹。     

U型钢成型过程中回弹影响因素的综合分析

为了研究U型钢弯曲成型过程中的各种影响因素对回弹角的影响,对U型钢回弹时回弹角的求解公式进行了理论推导,分析可知回弹角随相对弯曲半径值增大而增大;弯曲角越大,回弹角越大;弹性模量越大,回弹量越小。用有限元软件ANSYS建立模型,模拟分析相对弯曲半径、弯曲角和弹性模量对回弹角的影响。模拟分析可知,在相同的条件下,回弹角随相对弯曲半径值增大而增大,回弹量基本与相对弯曲半径成线性关系;弯曲角度的大小对回弹有显著的影响,在相同的条件下,弯曲角越大,回弹角越大;材料的弹性模量对回弹有显著的影响,回弹量随弹性模量的增大而减小。     

铝合金板材U形弯曲回弹研究

主要研究了铝合金板材U形弯曲回弹角与弯曲间隙、凹模入口圆弧半径之间的关系,分析了不同厚度的板材弯曲回弹角的差异。结果表明,在U形弯曲中铝合金板材的弯曲回弹角随着弯曲间隙的增加而增加,且弯曲间隙对厚板弯曲回弹角的影响较薄板明显;随着凹模入口圆弧半径的增加,对于薄板其弯曲回弹角呈先降后增的变化趋势,而对厚板则几乎无影响。     

铝合金板材V形弯曲回弹研究

主要研究了铝合金板材V形弯曲回弹角与弯曲角、相对弯曲半径之间的关系,分析了宽板弯曲和窄板弯曲回弹角的差异。结果表明,在V形弯曲中,铝合金板材的弯曲回弹角随弯曲角度的增加而减小,随相对弯曲半径的增加而增加;厚板弯曲的回弹角明显小于薄板弯曲的回弹角,而板材的宽度对其回弹角则无明显影响。     

Theoretical analysis and experimental study to support the development of a more valuable roll-bending process

A new roll-bending model is proposed which improves upon traditional roll-bending processes. The new forming model not only resolves some inadequacies of traditional roll-bending processes, but also allows more flexibility in the formation of large bending parts. The upper-bound and lower-bound methods are used to research the bending mechanisms of roll-bending processes and to provide some rules for the development of a new roll-bending process. Finite element modeling is also implemented for comparison with the upper-bound and lower bound results. Finally, a roll-bending experiment was carried out to attempt a real application, with the design of the experimental device based on the new roll-bending concept. All these efforts demonstrate that the new roll-bending model has potential for future use in industry.     

滚弯过程的三维动态仿真模拟

用大型工程有限元分析软件MSC.Marc,成功地实现了对船用大尺寸钢板滚弯及其回弹过程的三维动态仿真模拟,模拟结果表明,滚弯时间越长,获得的板材各个部分的塑性变形和曲率半径越均匀且趋于一定值;回弹后弹性能释放,等效Mises应力的峰值变小,但在板材的起始滚弯位置仍有一个较小的残余应力集中。文章对于有限元模拟过程中实体单元离散的板材曲率计算问题进行了研究,提出了计算曲率的方法。计算结果和测量结果对比表明,相同的滚弯工艺下,获得的板材整体曲率半径误差不超过7%,最大曲率半径误差不超过8%;厚度方向上x方向的应力分布趋势和实测结果一致。     

铝合金型材聚氨酯柔性垫弯曲研究

型材聚氨酯垫弯曲是一种将超弹性的聚氨酯垫作为弯曲凹模的型材弯曲新技术。通过调节型材压入聚氨酯垫的深度,可得到具有不同曲率半径甚至变曲率半径分布的零件。文章首先设计并制造了聚氨酯垫柔性弯曲装置。利用研制的聚氨酯垫柔性弯曲装置,以槽形截面铝合金型材为对象,通过实验,研究了压入深度和型材曲率半径的关系,以及型材截面形状对曲率半径的影响。结果表明,对于所研究型材,其曲率半径随压入深度的增加而减小。当压入深度较小时,曲率半径迅速减小;随着压入深度的继续增加,曲率半径的缓慢减小。当采用不同弯曲方式时,型材截面抗弯模量的变化以及截面中性层位置的变化,都对弯曲件的曲率半径有重要影响。截面抗弯模量越大弯曲越困难,截面中性层与压辊轴线的距离越大,曲率半径越小。     

塑性变形理论在小半径弯管中的应用

针对管材小半径弯曲的成形过程，运用塑性成形基本理论，对管材弯曲中的应力分布、壁厚改变、中性层偏移、弯矩、截面收缩率等主要工艺参数进行了分析，推导出了相关解析计算公式，并探讨了相对弯曲半径变化对各工艺参数的影响，为管材弯曲工艺计算提供了简便方法。     

模切板刀片复合弯曲成形中的回弹研究

复合弯曲成形是一种高柔性的板料成形工艺。运用有限元方法分析了模切板刀片的复合弯曲成形,对成形过程中的回弹进行了研究。建立了外环转角与弯曲回弹角的度的关系。分析了内环圆角半径与对回弹的影响,对模切刀片的成形具有一定的指导意义。     

塑性弯曲回弹理论的探讨

本文指出了现有回弹理论的近似性，分析了回弹中的应力应变关系，提出了用材料力学中的单位力法求回弹的新理论。该理论的计算结果与实测符合较好，并为非圆弧弯曲区的回弹分析提供了一个新的研究途径。     

基于有限元模拟的管材剪切弯曲工艺分析

管材剪切弯曲能够实现普通冷弯方法不能达到的超小半径弯曲,是一项较为可行的技术。针对管材剪切弯曲成形的受力与变形特点,应用塑性有限元方法研究了剪切弯曲主要工艺参数对成形后管材壁厚变化及截面椭圆度的影响,分析了变形区不同位置椭圆度及壁厚的减薄情况。研究表明:t/D越大,壁厚减薄及截面椭圆度越大;而随着R/D的增大,截面椭圆度有减小的趋势,但壁厚减薄不明显。