[发明专利]变曲率型材滚弯有限元分析方法

摘要

本发明公开了一种变曲率型材滚弯有限元分析方法。属于飞机钣金成形技术领域，该方法首先分析四辊滚弯机床几何结构及运动关系，在大型有限元软件中建立各滚轮与型材的数学模型并按滚弯机床几何结构进行装配，设置型材的初始左右滚轮位移量，建立等曲率滚弯标准静态分析模型并提交运算，得到该种情况下的成形型材曲率半径；然后改变左右滚轮位移量，重复计算，得到左右滚轮位移量与成形滚弯型材曲率半径之间的一一对应关系；最后利用对应关系对型材进行分段变曲率滚弯有限元静态分析，通过比较有限元分析结果的曲率半径与型材数模曲率半径的误差，误差较大的部位适当修改各等弧长分段点处的左右滚轮位移量，重新计算，直至误差满足要求。

主权项

一种变曲率型材滚弯有限元分析方法，其特征在于包括以下步骤：提取所要加工的型材数模的一条边沿线作为特征曲线，进行曲率半径分析，其中综合考虑曲率及长度后将型材数模特征曲线平均分成n段，并得到n+1个弧长等分段点的曲率半径；分析四轴滚弯机几何结构及运动关系，该四轴滚弯机包括上滚轮、下滚轮、左滚轮、右滚轮；在有限元分析软件中建立滚轮与型材毛坯的数学模型并进行装配，设置左右滚轮初始位移量；进行网格划分，接触定义，建立型材等曲率滚弯标准静态分析模型，对型材等曲率滚弯分析模型进行计算；将计算完成的型材等曲率网格模型进行网格模型重构，得到重构后的型材数模，再对该重构型材数模进行特征曲线曲率半径分析，得到该左右滚轮位移量下对应的曲率半径值；不断改变左右滚轮位移量，重复步骤3），从而得到不同左右滚轮位移量下对应的曲率半径值，即等曲率滚弯规律；根据4）中结果推导出所要加工的型材数模特征曲线的各个等分段点处曲率半径对应的左右滚轮位移量；将各等分段点对应的左右滚轮位移量记为h1，h2，……h(n+1)；将4）中得到的等曲率滚弯规律应用于变曲率型材滚弯有限元分析，过程分为n+2个标准静态分析步：设置第一个分析步、左右滚轮运动到位移量为h1,上下滚轮暂时不动；第二个分析步、对应左右滚轮位移量从h1匀速变化到h2，上下滚轮匀速绕中心旋转s rad；第三个分析步、左右滚轮位移量从h2匀速变化到h3，上下滚轮匀速旋转s rad；依次设置后面各个分析步对应的滚轮运动状态；第n+2个分析步、上下滚轮匀速旋转m rad，使型材完全从上下轮中滚出；上述s等于型材数模特征曲线等分段长度除于上滚轮最大半径；m为确保型材完全从上下轮中滚出的上下滚轮转角；进行网格划分，接触定义，建立变曲率型材滚弯分析模型并提交计算，将计算完成的型材变曲率网格模型进行网格模型重构，得到重构后的变曲率型材数模；7） 将重构后的变曲率型材数模征线各等分段点曲率半径与所要加工的型材数模上的特征曲线等分段点曲率半径对比，误差超过范围的分段点处调节对应分析步的左右滚轮位移量，重新模拟计算，直至模拟结果对应的型材特征曲线曲率半径与所要加工的型材数模特征曲线曲率半径满足误差要求。