[发明专利]一种考虑各向异性的铝合金型材辊弯回弹预测方法

说明书

本发明属于金属塑性加工技术领域，具体为一种考虑各向异性的铝合金型材辊弯回弹预测方法，基于Mises和Hill48屈服准则进行理论分析，得到回弹前后曲率的公式。将通过理论分析得到的回弹补偿后的辊弯数据输入模型中，对型材等曲率滚弯分析模型进行计算，提取重构后型材数模的一条边沿线作为特征曲线进行曲率分析。本发明充分利用了有限元计算分析过程,利用ABAQUS将铝合金的各向异性参数导入模型中进行数值模拟，通过模拟的结果验证理论分析，从而达到降低型材弯曲过程中回弹的目的。

技术领域

本发明涉及金属塑性加工技术领域，具体为一种考虑各向异性的铝合金型材辊弯回弹预测方法。

背景技术

辊弯成形是一种节材、节能、高效的金属板料成型新工艺、新技术。适用于大曲率的型材弯曲成形，成形稳定高效、精度高，无需专用模具、可降低成本，柔性化程度高。而有限元分析是当今钣金成形工艺分析与验证的主要手段，借助有限元模拟型材的辊弯过程，分析型材滚弯过程存在的缺陷，提出具体的解决办法，得出滚弯成形规律并模拟型材的滚弯过程，最后再进行型材滚弯工艺验证试验。采用有限元模拟的方法，可以避免盲目的试滚过程，尽量减小滚弯成形道次，从而缩短零件的加工周期，提高滚弯零件的成形质量。

过去对型材辊弯过程中回弹的分析方法主要建立在各向同性的前提下，建立辊弯回弹理论分析模型，利用回弹计算模型推导出补偿回弹的曲率，然后利用有限元分析软件对型材进行滚弯模拟分析，得出回弹的具体值，从而能对理论分析进行验证。或者进一步做相关的辊弯成形实验。但对于铝合金的各向异性在成形过程中的影响考虑不充分，从而使经过补偿回弹后滚弯成形得到的型材精度有限。因此，在辊弯成形中应该充分考虑到铝合金的各向异性，在辊弯回弹理论分析模型中引入Hill48屈服准则，在有限元模型中输入相应的各向异性参数，并将模拟得到的回弹值与各向同性进行比较。充分地降低了辊弯型材的回弹，提高了辊弯成形精度，节约成本，提高效率。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的在于提出一种考虑各向异性的铝合金型材辊弯回弹预测方法，解决现有型材辊弯加工过程中误差较大，精度不高的问题，提供一种适用于型材辊弯过程中回弹补偿的误差小、精度高的理论分析方法。本方法在辊弯成形的理论分析中充分考虑到铝合金的各向异性对回弹的影响，分别采用Mises和Hill48两种屈服准则进行理论公式推导，将型材切向和厚向的应力都考虑到，分别基于两种屈服准则求出弯曲过程中内外两侧弹性和塑性过渡处到中性层的距离。再根据型材截面应力分布和几何关系，分别得出弯曲过程中弹性和塑性部分的弯矩，由此便可求出通过理论分析得到的回弹补偿后的弯曲半径。同时基于Mises和Hill48屈服准则建立辊弯有限元分析模型，将通过理论分析得到的回弹补偿后的弯曲半径对应的左右辊轮位移量输入模型中进行计算；将计算完成的网格模型进行网格模型重构，得到重构后的型材数模。通过基于这两种不同屈服准则进行的数值模拟结果，可以得出考虑各向异性的理论分析方法，对于降低铝合金辊弯过程中的回弹有较为明显效果。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

一种考虑各向异性的铝合金型材辊弯回弹预测方法，其包括如下步骤：

步骤1：分析四轴辊弯机运动关系及几何结构，分析铝合金型材辊弯过程中各向异性影响回弹的原理，准备对型材的弯曲过程进行理论分析；

步骤2：通过对辊弯过程的力学分析，求出辊弯过程中型材的切向应力和厚向应力大小，并将二者分别带入到平面应力状态下Mises和Hill48屈服准则公式中，分别通过两种屈服准则求出弯曲过程中内外两侧弹性和塑性过渡处到中性层的距离；