一种矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法技术

一种方矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法，属于矩形管辊弯成型技术领域。其通过ABAQUS自带的RSG对话框进行GUI插件的构建，实现插件程序与ABAQUS内核之间的数据传输，并通过插件程序实现有限元模型各个部分的自动化生成和后处理，从而建立圆角矩形管圆成方成型过程的参数化数值模拟仿真系统。本发明专利技术利用对GUI插件和插件程序来进行二次开发，实现前处理的快速执行；通过GUI程序的执行，实现有限元模型各个部分的自动化生成和后处理；通过对ABAQUS的二次开发，达到了对矩管圆成方辊弯快速建模，快速成型，快速出图的效果，从而大大提高工作效率。大提高工作效率。大提高工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法


[0001]本专利技术属于矩形管辊弯成型
，具体涉及一种矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法。

技术介绍

[0002]矩形管与截面相等的圆管对比，拥有强度大、容易装配以及外观美等很多优点，在汽车行业、建筑行业以及桥梁行业有着广泛应用。近年来，小圆角矩形管的需求在逐步增大，实际应用中客户对矩形管角部的要求也越来越严格，通常是越小越好。一般将外圆角与壁厚的比值小于2的圆角称为小圆角。生产矩形管的辊压成形工艺一般有直接成方与圆成方两种工艺。相比直接成方工艺，圆成方工艺具有外形好、圆角均匀，工艺简单、便于调试等优势，通常被用来生产小圆角矩形管。
[0003]当前，制造行业加工工艺正朝着高技术的方向发展，越来越多的公司在产品研发和制造过程中开始注重仿真技术的应用。ABAQUS作为一款功能强大的工程模拟有限元软件，从相对简单的线性分析到复杂的非线性问题，都可以使用ABAQUS解决。采用ABAQUS进行仿真模拟可以节约开发成本、加快研发速度和提高产品质量。ABAQUS可以定义各种材料本构关系及失效准则模型，采用显式动力学的方法，即使用ABAQUS/EXPLICIT求解器模块，对辊压加工成形过程进行模拟。
[0004]目前，有从业者提出采用ABAQUS有限元软件对矩形管圆成方辊压成形过程进行仿真计算，主要考虑直边成型过程的变形。
[0005]本专利技术利用对GUI插件和插件程序来进行二次开发，实现前处理的快速执行；通过GUI程序的执行，实现有限元模型各个部分的自动化生成和后处理；通过对ABAQUS的二次开发，达到了对矩管圆成方辊弯快速建模，快速成型，快速出图的效果，从而大大提高工作效率。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种通过ABAQUS自带的RSG对话框进行GUI插件的构建，实现插件程序与ABAQUS内核之间的数据传输，并通过插件程序实现有限元模型各个部分的自动化生成和后处理，从而建立小圆角矩形管圆成方成型过程的参数化数值模拟仿真系统；解决建模效率低下，仿真效率低下的问题。
[0007]本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种方矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法，通过ABAQUS自带的RSG对话框进行GUI插件的构建，实现插件程序与ABAQUS内核之间的数据传输，并通过插件程序实现有限元模型各个部分的自动化生成和后处理，从而建立圆角矩形管圆成方成型过程的参数化数值模拟仿真系统，包括以下具体步骤：
[0009]S1、根据圆成方辊弯成型的技术参数，确定模型的辊子及圆管管料的几何尺寸；
[0010]S2、选取三组成型辊，确定三组成型辊为离散刚体，确定管料的材料属性；
[0011]S3、将圆成方所需辊子部件与管料定位形成装配体、确定辊组间隙；
[0012]S4、根据圆成方辊弯成型过程，确定成型辊和管料各个表面接触，确定摩擦系数；
[0013]S5、进行分析步和边界条件的确定；
[0014]S6、对装配体中的各个部件进行单元类型选取及网格划分；
[0015]S7、根据上述变量编写插件程序，通过程序实现有限元模型各个部分的自动化生成和后处理；
[0016]S8、根据RSG对话框构造器创建符合需求的插件，完成界面和程序之间的关联，实现方矩管圆成方辊弯成型过程的参数化建模及其稳态特性的自动分析；
[0017]进一步的，步骤S2中材料属性包括密度参数、弹性参数和塑性参数。
[0018]进一步的，步骤S3中，通过确定三组成型辊的位置分布以及成型辊中部围成成型口的位置分布，从而确定辊组间距。
[0019]进一步的，步骤S4中，接触属性的法向设置为硬接触，切向设置为摩擦系数，其中，成型辊作为刚体表面定义为主面，管料作为变形体外表面定义为从面。
[0020]进一步的，步骤S5中，分析步选择动态中的显式模式，步长根据成形时间设置，输出变量包括节点位移、应力、应变。
[0021]进一步的，步骤S5中，确定边界条件包括设置约束条件和设置载荷条件，具体如下：成形辊绕轴转动，其余五个方向自由度受到约束，管料沿进给方向设置进给速度。
[0022]进一步的，步骤S6中，圆角处进行网格密化，成型辊的单元类型为R3D4，管料的单元类型为C3D8R。
[0023]进一步的，步骤S7中，插件程序基于上述参数编写；其中与分析步、边界条件、单元类型的选取、网格划分有关的参数在插件程序中默认，以重复使用；可变参数为尺寸参数，材料参数、摩擦系数和辊组间距。
[0024]进一步的，步骤S8中利用RSG对话框设置相应的GUI插件，完成外界程序于内核Kernel的交互。
[0025]通过采用上述技术，与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0026]1)本专利技术能够对小圆角矩形管的圆成方成形过程进行仿真，准确地模拟矩形管圆角的形变历程，得到位移、应力、应变等响应结果，方便对圆成方工作进行进一步研究；
[0027]2)本专利技术通过对圆角变形区域的网格细化，解决了小圆角成形过程中极易出现的应变过大问题，有效杜绝了局部单元因此表现的变形不稳定现象；
[0028]3)本专利技术通过局部区域的网格细化与多核并行计算的设置，实现了仿真过程在高效运算的同时保证计算结果准确可靠。
[0029]4)本专利技术针对不同尺寸方矩管辊弯成型的快速仿真模拟，基于插件程序，利用RSG对话框构造器构造出能够实现方矩管辊弯成型参数化建模及自动分析的插件，实现不同尺寸方矩管辊弯成型的快速仿真模拟，有效提高建模效率。
附图说明
[0030]图1为圆成方模型示意图，其中，TZ1为第一组辊组，TZ2为第二组辊组，TZ3为第三组辊组；
[0031]图2为“圆成方”辊弯成型参数化建模插件草图尺寸界面，其中TZ1为第一组辊组,
TZ2为第二组辊组，Horizontal Roll为辊子水平辊，Vertical Roll为辊子立辊，D为辊组直径，R为辊面半径；
[0032]图3为“圆成方”辊弯成型参数化建模插件材料参数界面，其中Density为材料密度，Young`s Modulus为杨氏模量，Poisson`s Ratio为泊松系数，Yield Stress为屈服应力，Plastic Strain为塑性应变；
[0033]图4为“圆成方”辊弯成型参数化建模插件工艺参数界面，其中Friction Coeff为摩擦系数，Distance of Roll为辊组间距；
[0034]图5为“圆成方”辊弯成型参数化建模插件结果输出界面，其中Path Name为路径名称。
具体实施方式
[0035]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0036]相反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法，其特征在于，通过ABAQUS自带的RSG对话框进行GUI插件的构建，实现插件程序与ABAQUS内核之间的数据传输，并通过插件程序实现有限元模型各个部分的自动化生成和后处理，从而建立圆角矩形管圆成方成型过程的参数化数值模拟仿真系统，包括以下具体步骤：S1、根据圆成方辊弯成型的技术参数，确定模型的辊子及圆管管料的几何尺寸；S2、选取三组成型辊，确定三组成型辊为离散刚体，确定管料的材料属性；S3、将圆成方所需辊子部件与管料定位形成装配体、确定辊组间隙；S4、根据圆成方辊弯成型过程，确定成型辊和管料各个表面接触，确定摩擦系数；S5、进行分析步和边界条件的确定；S6、对装配体中的各个部件进行单元类型选取及网格划分；S7、根据上述变量编写插件程序，通过程序实现有限元模型各个部分的自动化生成和后处理；S8、根据RSG对话框构造器创建符合需求的插件，完成界面和程序之间的关联，实现方矩管圆成方辊弯成型过程的参数化建模及其稳态特性的自动分析。2.根据权利要求1所述的一种方矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法，其特征在于，步骤S2中材料属性包括密度参数、弹性参数和塑性参数。3.根据权利要求1所述的一种方矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法，其特征在于，步骤S3中，通过确定三组成型辊的位置分布以及成型辊中部围成成型口的位置分布，从而确定辊组间距。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙敏，傅浩男，罗忠祎，张征，张广，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：