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卷板几何参数理论计算及成形过程仿真

时间:2018-07-09 21:19 作者:/ 点击:

   四辊卷板机的成形能力主要由上辊、下辊、侧辊的直径及相互位置关系决定。在本研究中,根据待加工零件的尺寸及材料力学性能,利用文献[1]的计算方法反推出各辊的直径及位置关系等几何参数。3.2成形过程仿真利用有限元软件ABAQUS对钛合金卷圆过程进行数值模拟,验证冷辊弯成形的工艺可行性,并为卷板机的结构强度分析提供载荷边界条件。
   3.2.1有限元模型的建立采用理论计算获得的几何参数分别建立上辊、下辊、2个侧辊、钛板的几何模型,并在ABAQUS装配模块的整体坐标系下将上述模型装配起来。其中,钛板的材料模型选用弹塑性本构模型,其本构关系为本单位在钛合金本构模型研究中建立的拟合数学表达公式。分析时假设各成形辊都是不产生变形的刚体,只有钛板发生塑性变形。因此,在网格划分时,各成形辊均选用4节点4边形壳单元(R304),钛板选用可变形的4节点4边形壳单元(S4R),该单元具有沙漏控制盒缩减积分功能。成形时各成形辊与钛板始终是接触的,本次分析共建立4个接触对,分别为钛板与上辊、钛板与下辊、钛合金筒形件辊弯成形是多次渐进成形过程,因此将整个仿真分为9个分析步(含初始步),每次侧辊移动5mm,共进行8次辊弯仿真,直至钛板辊弯成筒状。每次成形仿真结束后,将钛板形状、相关单元、节点和应力应变信息导入ABAQUS/Standard模块中,采用静态隐式算法进行回弹计算,计算时回弹时间为4s。为了控制模型的收敛性,初始时间步的步长设为0.001,最小步长设为10-5。数值模拟结果如图4所示,结果表明采用冷辊弯方法可以成形小曲率半径薄壁钛合金筒形件。同时,从图中可明显看到辊弯后钛板存在直边现象,该直边段直接影响后续的纵缝焊接。因此在辊弯卷圆之前,必须对钛板的两端进行预弯处理。

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