一种考虑各向异性的铝合金型材辊弯回弹预测方法技术

本发明专利技术属于金属塑性加工技术领域，具体为一种考虑各向异性的铝合金型材辊弯回弹预测方法，基于Mises和Hill48屈服准则进行理论分析，得到回弹前后曲率的公式。将通过理论分析得到的回弹补偿后的辊弯数据输入模型中，对型材等曲率滚弯分析模型进行计算，提取重构后型材数模的一条边沿线作为特征曲线进行曲率分析。本发明专利技术充分利用了有限元计算分析过程,利用ABAQUS将铝合金的各向异性参数导入模型中进行数值模拟，通过模拟的结果验证理论分析，从而达到降低型材弯曲过程中回弹的目的。从而达到降低型材弯曲过程中回弹的目的。从而达到降低型材弯曲过程中回弹的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑各向异性的铝合金型材辊弯回弹预测方法


[0001]本专利技术涉及金属塑性加工
，具体为一种考虑各向异性的铝合金型材辊弯回弹预测方法。

技术介绍

[0002]辊弯成形是一种节材、节能、高效的金属板料成型新工艺、新技术。适用于大曲率的型材弯曲成形，成形稳定高效、精度高，无需专用模具、可降低成本，柔性化程度高。而有限元分析是当今钣金成形工艺分析与验证的主要手段，借助有限元模拟型材的辊弯过程，分析型材滚弯过程存在的缺陷，提出具体的解决办法，得出滚弯成形规律并模拟型材的滚弯过程，最后再进行型材滚弯工艺验证试验。采用有限元模拟的方法，可以避免盲目的试滚过程，尽量减小滚弯成形道次，从而缩短零件的加工周期，提高滚弯零件的成形质量。
[0003]过去对型材辊弯过程中回弹的分析方法主要建立在各向同性的前提下，建立辊弯回弹理论分析模型，利用回弹计算模型推导出补偿回弹的曲率，然后利用有限元分析软件对型材进行滚弯模拟分析，得出回弹的具体值，从而能对理论分析进行验证。或者进一步做相关的辊弯成形实验。但对于铝合金的各向异性在成形过程中的影响考虑不充分，从而使经过补偿回弹后滚弯成形得到的型材精度有限。因此，在辊弯成形中应该充分考虑到铝合金的各向异性，在辊弯回弹理论分析模型中引入Hill48屈服准则，在有限元模型中输入相应的各向异性参数，并将模拟得到的回弹值与各向同性进行比较。充分地降低了辊弯型材的回弹，提高了辊弯成形精度，节约成本，提高效率。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术的目的在于提出一种考虑各向异性的铝合金型材辊弯回弹预测方法，解决现有型材辊弯加工过程中误差较大，精度不高的问题，提供一种适用于型材辊弯过程中回弹补偿的误差小、精度高的理论分析方法。本方法在辊弯成形的理论分析中充分考虑到铝合金的各向异性对回弹的影响，分别采用Mises和Hill48两种屈服准则进行理论公式推导，将型材切向和厚向的应力都考虑到，分别基于两种屈服准则求出弯曲过程中内外两侧弹性和塑性过渡处到中性层的距离。再根据型材截面应力分布和几何关系，分别得出弯曲过程中弹性和塑性部分的弯矩，由此便可求出通过理论分析得到的回弹补偿后的弯曲半径。同时基于Mises和Hill48屈服准则建立辊弯有限元分析模型，将通过理论分析得到的回弹补偿后的弯曲半径对应的左右辊轮位移量输入模型中进行计算；将计算完成的网格模型进行网格模型重构，得到重构后的型材数模。通过基于这两种不同屈服准则进行的数值
模拟结果，可以得出考虑各向异性的理论分析方法，对于降低铝合金辊弯过程中的回弹有较为明显效果。
[0007]为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
[0008]一种考虑各向异性的铝合金型材辊弯回弹预测方法，其包括如下步骤：
[0009]步骤1：分析四轴辊弯机运动关系及几何结构，分析铝合金型材辊弯过程中各向异性影响回弹的原理，准备对型材的弯曲过程进行理论分析；
[0010]步骤2：通过对辊弯过程的力学分析，求出辊弯过程中型材的切向应力和厚向应力大小，并将二者分别带入到平面应力状态下Mises和Hill48屈服准则公式中，分别通过两种屈服准则求出弯曲过程中内外两侧弹性和塑性过渡处到中性层的距离；
[0011]步骤3：根据型材截面应力分布和型材截面的几何关系，可以分别得出弹性部分的弯矩和塑性部分的弯矩，以及弯曲过程总弯矩；由此便可求出通过理论分析得到的回弹补偿后的弯曲半径；
[0012]步骤4：分别基于Mises和Hill48屈服准则，建立型材等曲率辊弯分析模型，将通过理论分析得到的回弹补偿后的弯曲半径对应的左右辊轮位移量输入模型中，进行网格划分，接触条件定义，对型材等曲率滚弯分析模型进行计算；将计算完成的型材等曲率网格模型进行网格模型重构，得到重构后的型材数模；
[0013]步骤5：提取所要加工的型材数模的一条边沿线作为特征曲线，进行曲率半径分析，得出基于两种屈服准则下，型材等曲率滚弯模拟得到的补偿回弹后的曲率半径；
[0014]步骤6：分别将两种屈服准则理论分析指导下，模拟得到的型材卸载回弹后的曲率半径和目标成形半径进行比对，即可得出两种理论补偿回弹的精确性。
[0015]作为本专利技术所述的一种考虑各向异性的铝合金型材辊弯回弹预测方法的一种优选方案，其中：所述步骤1中的四轴辊弯机包括上辊轮、下辊轮、左辊轮、右辊轮。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：采用了充分考虑各向异性的铝合金型材辊弯回弹预测方法，能有效地降低型材在辊弯过程中普遍存在的回弹，提高型材加工精度。而传统的基于各向同性的理论分析方法过于理想化，有一些影响因素没有考虑到，与真实情况存在差异。在辊弯成形的理论分析中，将型材切向和厚向的应力都考虑到，分别采用Mises和Hill48两种屈服准则进行公式推导，可以分别得出基于两种不同屈服准则下补偿回弹的弯曲半径。同时基于Mises和Hill48屈服准则建立辊弯有限元分析模型，对通过理论分析得到的回弹补偿曲率半径结果进行验证。可以在更接近真实的情况下对回弹进行分析，使成形后的型材更接近理想形状，节约成本，提高效率。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本专利技术进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0018]图1为本专利技术的U型材数模示意图；
[0019]图2为本专利技术的型材截面的几何关系图；
[0020]图3为本专利技术的四辊滚弯数模示意图。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。
[0022]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施方式的限制。
[0023]其次，本专利技术结合示意图进行详细描述，在详述本专利技术实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0024]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施方式作进一步地详细描述。
[0025]本专利技术提供如下技术方案：一种考虑各向异性的铝合金型材辊弯回弹预本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑各向异性的铝合金型材辊弯回弹预测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：分析四轴辊弯机运动关系及几何结构，分析铝合金型材辊弯过程中各向异性影响回弹的原理，准备对型材的弯曲过程进行理论分析；步骤2：通过对辊弯过程的力学分析，求出辊弯过程中型材的切向应力和厚向应力大小，并将二者分别带入到平面应力状态下Mises和Hill48屈服准则公式中，分别通过两种屈服准则求出弯曲过程中内外两侧弹性和塑性过渡处到中性层的距离；步骤3：根据型材截面应力分布和型材截面的几何关系，可以分别得出弹性部分的弯矩和塑性部分的弯矩，以及弯曲过程总弯矩；由此便可求出通过理论分析得到的回弹补偿后的弯曲半径；步骤4：分别基于Mises和Hill48屈服准则，建立型材等曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫天杭，刘纯国，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：