[发明专利]基于DEFORM模拟预防低合金结构钢折弯开裂的方法

说明书

本发明公开了一种基于DEFORM模拟预防低合金结构钢折弯开裂的方法，其特征在于包括：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；定义折弯过程中模具与试样之间的相互作用关系；对钢板折弯过程进行有限元数值模拟。本发明采用DEFORM‑3D有限元软件，对低合金结构钢折弯过程进行计算机仿真研究，分析影响低合金结构钢冷弯性能的因素，发现冷弯缺陷的原因，通过采取适当措施预防钢板在折弯时发生开裂，能够有效地预防钢板在折弯时发生开裂，减少企业损失，提高产品质量。

技术领域

本发明涉及一种预防钢材折弯开裂的方法，特别是涉及低合金结构钢折弯开裂的预防。

背景技术

低合金钢结构钢综合性能较好，并具有耐腐蚀性、耐中温、耐低温性能和具有良好的加工工艺性能焊接工艺性能和其他特殊性能等，因此适应各个领域多层面的需求有力促进现代化建设的发展。低合金钢结构钢除具有良好的机械性能外还具有各种优良的特殊性能,能适应化工石油、船舶、锅炉压力容器车辆桥梁、铁道建筑、矿山等方面用钢的要求。低合金钢结构钢的一些特殊性能将很大程度上改变这些行业的用钢面貌，为这些部门产品设计的变革提供了物质基础。

随着经济和社会的发展，市场大量需要普通钢铁的同时，更倾向于高效、环保和新型钢材的生产与使用。折弯成形出来的钢材不但其尺寸精确，可以成形出多种断面形状的产品，而且折弯成形的产品表面也很光洁，所以在很多领域已经广泛应用折弯型材产品。

折弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力,是热轧钢板力学性能的重要指标之一。实验室在进行折弯操作中,折弯开裂现象时有发生,使之成为热轧钢板性能不合格的主要原因之一,直接影响产品质量和企业经济效益。

钢板沿着折弯的地方出现裂纹或断裂现象是由于钢板的塑性和韧性性能较低引起。因此一些企业为了预防钢材折弯时发生开裂，主要提高钢板的塑性和韧性性能，和使用往复轧制的钢板，此类钢板的纵、横向性能差别小,冲压性能好,折弯成型时不易产生弯曲裂纹。此外，对每批钢板均要提出其化学成分、相关元素含量的标准,并进行弯曲或拉伸试验,确保钢板的纵向和横向塑性和韧性性能满足要求。但此方法不仅浪费时间，还大大增加企业的成本。

发明内容

针对现有的低合金钢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模拟预防低合金结构钢折弯开裂的方法，采用DEFORM-3D有限元软件，对低合金结构钢折弯过程进行计算机仿真研究，分析影响低合金结构钢冷弯性能的因素，发现冷弯缺陷的原因，通过采取适当措施预防钢板在折弯时发生开裂，能够有效地预防钢板在折弯时发生开裂，减少企业损失，提高产品质量。

本发明具体采用如下技术方案：

一种基于DEFORM模拟预防低合金结构钢折弯开裂的方法，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材料添加功能，添加材料的流动应力应变数据，在Elastic和Thermal界面中添加物理性能参数，包括弹性模量、泊松比、热膨胀系数、热导率和比热容；

第四步、利用Deform-3D有限元软件中的网格类型进行网格划分；

第五步、利用DEFORM-3D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，利用DEFORM-3D的后处理器对试样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。

优选地，第一步包括：根据GBT232-2010标准中关于支辊式弯曲装置的要求对模拟实验用模具进行设计，采用Solidworks建立几何模型。