AA7050铝合金板材异径异步轧制变形的有限元模拟

发布时间：2019-11-15 16:40

【摘要】：采用ABAQUS软件建立了AA7050铝合金板材异径异步轧制过程的有限元模型并进行了模拟,研究了不同辊径及压下率下该合金轧板的弯曲行为,并对比了异径异步轧制与对称轧制轧板的变形特征及轧辊受力情况。结果显示:异径异步轧制可以得到平直轧板,且能提高轧板的应变及其沿法向分布的均匀性,但并不是所有异速比下的异径异步轧制都能降低轧制力。
【图文】：

示意图,异步轧制,示意图

铝合金之一，综合性能好[1]，在同时具有高强度、抗应力腐蚀和断裂性能要求的航空材料中为首选[2]。相对于对称轧制而言，，非对称轧制是1种通过引入1个或多个非对称因素来改变变形模式以达到剧烈塑性变形[3]的技术。异径异步轧制(图1(a))作为非对称轧制之一，目前很少被用于高强高韧铝合金板材加工的研究。本文将采用有限元模拟的方法对AA7050铝合金异径异步轧制中的轧板弯曲行为、应变的法向分布情况及轧辊受力进行分析。1模型建立本文采用ABAQUS有限元软件建立AA7050铝合金异径异步轧制过程的2D模型，如图1(b)所示。其中，轧辊及导料装置为刚体，轧辊与轧板之间dlduω上轧辊轧板导料装置下轧辊(a)异径异步轧制(b)有限元模拟几何模型图1异径异步轧制示意图Fig.1SchematicdiagramoftherollingwithdifferentrolldiametersND(y)RD(x)TD(z)151

曲线,法向,切应变,下表面

一次，轧板均由弯向直径较小的下轧辊改为弯向直径较大的上轧辊，且轧板弯曲方向改变时所对应的r随i的增加而增大。i=1.04时，轧板的弯曲程度在各压下率下均比i=1.10及i=1.16时的小；i=1.10及i=1.16的曲线上，r=20%时轧板的弯曲方向不同而在其他r下，二者弯曲方向相同且k值比较接近。2.2异径异步轧制轧板的变形特征选取r=20%时由异径异步轧制(ASR)获得的平直轧板与具有相同r的对称轧制(CR)轧板，进行抛出点处轧向RD的正应变εxx、横向TD面的切应变εxy及等效塑性应变εe沿轧板法向ND分布的对比，结果如图3所示(图中的横坐标s为数据采集单元的积分点在厚度方向位置的归一化处理结果，s=0对应轧板厚度中心，s=-0.5及0.5分别对应轧板下表面及上表面)。由图3(a)可以看出：沿轧板法向分曲率k/m-11.001.041.081.121.16101520253035404550异速比i压下率r(%)r=10%r=20%r=30%r=40%r=50%i=1.04i=1.10i=1.16(a)(b)图2异速比i及压下率r对轧板曲率k的影响Fig.2Theeffectsofthedifferentspeedsratios(i)andreductionratios(r)onthesheetcurvature(k)20151050-5-10-15-20-0.500.5-0.500.5-0.500.5下表面中心上表面下表面中心上表面下表面中心上表面相对位置s相对位置s相对位置sεxxεxyεe(a)轧向RD的正应变εxx(b)TD面的切应变εxy(c)轧板法向ND等效塑性应变εe图3轧向的正应变εxx、TD面的切应变εxy及轧板法向的等效塑性应变εe分布Fig.3Distributionsofnormalstrain(εxx)alongtheRD,shearstrain(εxy)alongTDandequivalentplasticstrain(εe)alongtheNDASRASRASRCRCRCR0.2320.2280.2240.2200.2160.150.100.0

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