双辊柔性滚弯成形过程三维有限元分析

发布时间：2024-03-17 14:52

　　基于ABAQUS平台,针对3J21弹簧钢带材双辊柔性滚弯成形的特点,进行了合理简化和假设,建立了有限元模型,实现了对双辊柔性滚弯成形过程的模拟。对建模过程中几何模型与材料模型的建立、约束与接触的定义、边界条件与分析步的设定等关键过程进行了详细介绍,并利用能量平衡方法验证了模拟过程为准静态模拟。在此基础上,设计了一部小型双辊滚弯机,对0.15 mm厚的3J21弹簧钢带材开展了滚弯成形实验。结果表明:在不同压下量时,实验与模拟结果的相对误差在10%以内,说明所建立的有限元模型能够准确计算带材在滚弯和回弹后的成形。

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【部分图文】：

图1双辊柔性滚弯过程示意图

所谓柔性，是指使用了包覆聚氨酯的柔性辊，配合直径较小的刚性辊实现滚弯，可以克服传统三辊和四辊滚弯工艺中的“直边”效应;在接触中引入弹性体，也有效改善了成形后工件的表面质量。国外对此技术的研究较早，并对相关技术严格保密。南京航空航天大学从20世纪90年代末开始对双辊柔性滚弯技术进行....

图2双辊柔性滚弯成形原理示意图

双辊柔性滚弯的成形原理如图2所示，上辊为刚性辊，下辊为包覆着聚氨酯的柔性辊，两辊辊轴平行。将刚性辊以一定下压量压入柔性辊，使聚氨酯层产生弹性变形。柔性辊主动转动，由于摩擦力的作用，刚性辊随主动辊转动，两辊之间形成稳定的接触面。将带材送入上下辊之间，带材上下表面与两辊分别产生摩擦力....

图3几何模型示意图

刚性辊定义为刚体，直径为Φ10mm，长度为40mm。弹性辊直径为Φ110mm，其中聚氨酯层厚度为20mm，长度为30mm。弹性辊比刚性辊略短，这是为了避免弹性辊边缘的聚氨酯在压力作用下产生由于轴向变形引起边缘的畸形单元。待加工的带材是矩形薄板，尺寸为40mm×15m....

图43J21带材应力-应变曲线

带钢材料为3J21，厚度0.15mm。用材料拉伸试验机对其进行测试，得到材料应力-应变数据如图4所示。带钢密度为8.4g·cm-3，弹性模量为205GPa，泊松比为0.3。2.4网格划分

本文编号：3931194