[发明专利]基于DEFORM模拟预测各向异性对钢折弯开裂影响的方法

说明书

本发明公开了一种基于DEFORM模拟预测各向异性对钢折弯开裂影响的方法，包括：设计模拟实验用模具，建立几何模型；设定模拟实验工艺参数；添加试样物理性能参数；进行网格划分；设定试样、模具属性及试样和模具间的摩擦系数；计算各向异性系数，对钢板折弯过程进行有限元数值模拟，获得钢的应力、应变分布规律，对裂纹产生情况进行预测。本发明利用DEFORM软件，通过有限元数值模拟，可以分析折弯变形过程中试件可能出现的缺陷和产生原因，帮助优化工艺参数和模具设计，减少试模和修模的次数，并避免由于工艺或模具设计不当等因素带来的生产损失，为现场实际生产设计提供参考依据。

技术领域

本发明提供一种基于DEFORM模拟预测各向异性对钢折弯开裂影响的方法，为降低钢板开裂提供依据。

背景技术

折弯性能是建筑结构、桥梁钢材的重要工艺性能，通过冷弯试验可以检验常温下钢材承受规定弯曲程度的变形能力，从而显示钢材的内部缺陷。它不但能检验钢的冷加工能力和揭示内部缺陷，也是考察钢材塑性变形能力的一项指标。折弯试验是以方形、圆形或多边形横截面试样进行弯曲变形，沿着一定的加力方向，达到规定的弯曲角度，卸除加载力，检查试样的弯曲性能。一般检验试样弯曲部分的侧面、里面和外面。若试样弯曲部位没有出现裂纹或断裂现象，即认为试样的冷弯性能合格。在实际生产中，由于带状组织的产生，使折弯性能不合格的现象经常发生，使之成为制约钢板性能进一步提高的主要原因,直接影响到产品质量和企业经济效益。

带状组织通常是指铁素体和珠光体沿平轧制或者热挤压方向成层状或条带状平行分布的微观结构，除了最常见的铁素体和珠光体带之外，铁素体和马氏体带以及碳化物带等在生产实践中也经常看到。带状组织是钢材内部缺陷之一，会极大的影响钢材的力学性能，导致材料呈现各向异性。即沿着带状的方向强度高、韧性好，而垂直于带状的方向强度低、韧性差。带状组织还会造成渗碳层组织分布不均匀，导致其硬度分布不均匀；在热处理时，带状组织会引起钢材的变形，极大地降低钢的塑性和韧性，严重的甚至可引起开裂，严重缩短材料的使用寿命。

目前，钢中带状组织的组织形态主要以铁素体和珠光体带为主。其中，白色组织为铁素体带，黑色组织为珠光体带。带状组织是钢坯内的枝晶偏析引起的，它使钢材的力学性能产生各向异性,特别是使横向塑性和韧性降低。在折弯试验时，由于铁素体层的强度低和塑性变形能力较高，而珠光体层的强度高、塑性变形能力较差，使得变形不均匀，容易产生折弯开裂。可见，带状组织严重破坏钢的连续性，使钢各向异性,并破坏钢板的横向塑性。

发明内容

针对现有的钢板因为带状组织的存在，在折弯加工过程中出现开裂的问题，本发明提供一种基于DEFORM模拟预测各向异性对钢折弯开裂影响的方法，采用DEFORM有限元软件，对钢折弯过程进行计算机仿真研究，分析各向异性对钢折弯性能的影响，能够有效地预测钢板在折弯时发生开裂，减少企业损失，为提高产品质量提供有利的条件。

本发明具体采用如下技术方案：

一种基于DEFORM模拟预测各向异性对钢折弯开裂影响的方法，其特征在于包括：

第一步、设计模拟实验用模具，建立几何模型；

第二步、利用DEFORM前处理器设定模拟实验工艺参数，包括板厚、压下速率、弯曲角和弯芯直径；

第三步、利用DEFORM的前处理器参数设置功能，添加试样物理性能参数，包括弹性模量、泊松比；

第四步、利用DEFORM有限元软件中的网格类型进行网格划分；

第五步、利用DEFORM前处理器的Inter-Object定义折弯过程中模具与试样之间的相互作用关系；

第六步、采用Normalized CL韧性断裂准则损伤模型，计算各向异性系数，利用DEFORM后处理器对钢板折弯过程进行有限元数值模拟，获得钢的应力、应变分布规律，对裂纹产生情况进行预测。