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拉弯工艺的有限元仿真技术进展
DEFORM-3D软件可精准模拟拉弯过程，预测回弹量与实际误差＜5%。某航天项目通过仿真优化加载路径，将钛合金异型管的拉弯次数从7次减至3次。关键设置包括:Hill'48各向异性模型、3参数Barlat屈服准则及混合硬化法则。最新AI辅助系统能基于历史数据自动推荐工艺参数，试模成本降低60%。值得注意的是，铝材的仿真需特别考虑温度效应（摩擦生热可达80℃），而不锈钢模型必须包含应变率敏感性参数。上海交大开发的专用模块已实现回弹补偿模具的自动生成。
传统的型材拉弯无法一次成形三维零部件,满足当前工业对于制件复杂且美观的要求。三维多点柔性拉弯成形是一种新型的柔性拉弯成形技术,它可以实现模具型面的重构并适用于不同类型截面型材的加工制造。铝合型材的三维多点柔性拉弯是一个复杂的力学过程,其制件质量得到控制,而且易出现如截面畸变、起皱、断裂等缺陷。为了提高制件质量,需要对成形过程中的工艺参数进行合理的控制和优化。通过对三维多点柔性拉弯成形进行系统的研究,提出了截面畸变的预测方法和优化方案。本文的主要研究内容及结论如下:1.以有限元模拟为主要研究方法,建立三维多点柔性拉弯成形的有限元模型,研究内容主要包括介绍有限元的基本理论、材料的本构方程、单元类型的选择、模型的合理简化、网格的划分、接触和摩擦以及边界条件的设定,为下文研究铝合金型材三维多点柔性拉弯成形工艺中的有限元模拟部分提供了理论依据。2.采用控制变量法,研究工艺参数对制件截面畸变的影响规律:(1)截面畸变量随多点模具头体数量的增加而逐渐减小。多点模具头体数量由6增大到12时,塌陷率由0.1231降至0.0840,凸胀率由0.0193降至0.0112,截面畸变总体变小。(2)截面畸变量随预拉量的增加而逐渐增大。预拉量由0.8%L增大到1.4%L,塌陷率由0.0935增至0.0981,凸胀率由0.0153增至0.0208,截面畸变总体变大。(3)截面畸变量随补拉量的增加而逐渐增大。补拉量由0.8%L增大到1.4%L,塌陷率由0.0943增至0.0969,凸胀率由0.0164增至0.0170,截面畸变总体变大。(4)截面畸变量随摩擦系数的增加而逐渐增大。摩擦系数由0.05增至0.20时,塌陷率由0.0908增至0.0969,凸胀率由0.0141增至0.0218,截面畸变总体变大。(5)对于型材的截面畸变而言,型材的塌陷是主要的变形方式。3.三维多点柔性拉弯成形制件质量的工艺参数研究。(1)基于预拉量、补拉量、多点模具头体数量和摩擦系数设计四因素四水平的正交试验,运用ABAQUS软件对正交试验表中所列的各个参数组合进行数值模拟,并利用差法对数据进行分析。结果表明:多点模具头体数量对塌陷的影响程度大,补拉量对塌陷的影响程度小;摩擦系数对凸胀的影响程度大,补拉量对凸胀的影响程度小。参数组合是:预拉量为1.0%L,补拉量为0.8%L,多点模具头体数量为12个,摩擦系数为0.15。(2)对获得的参数组合进行多点成形实验验。明有限元模拟可以有效预测三维多点拉弯成形过程下制件的质量,这样可以减少实验次数、节约实验成本、缩短实验时间。
）构件:弯矩作用在构件两主轴平面的构件。,5.1拉弯和压弯构件的特点,图5-1 拉、压弯构件,掣场财刻娶蓬亭钾滤复娜语渍和官衷滔滤闪尾朽丈桩冒雅书嘎忿靖疤调浮金属结构设计第五章 拉弯和压弯构件金属结构设计第五章 拉弯和压弯构件,5.拉弯和压弯构件,5.1拉弯和压弯构件的特点（续1）(22次),金属结构中压弯和拉弯构件的应用十分广泛。例如有节间荷载作用的桁架上下弦杆（图5-2）、工业建筑中的厂房框架柱（图5-3）、汽车式起重机起重臂、塔式起重机的塔身等。,图5-2 屋架中的拉、压弯构件,图5-3 单层工业厂房框架柱,疟搐板沪厕铡严唾痕瞄筛利蒋芥钉咳栗秒碧格纬妹娘判姓啡腔痘彤舔坑印金属结构设计第五
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[0010] 4)拉弯过程的控制:预拉伸力控制在型材屈服点的85-95%。[0011] 进一步，型材生产完成后与实施拉弯工序之前的间隔时间小于24h。[0012] 本发明的有益效果是: [0013] 本发明通过对Cr含量的改进和采取高温高速挤压穿水冷却的型材生产方法，改善 了材料的内部组织，增加了晶粒的均匀性，使其易形成细小、均匀等轴晶，从而提高型材拉 弯性能和型材成形表面质量，从根本上解决铝合金型材拉弯加工后表面缺陷问题。
15、件在弯矩作用平面外失稳为稳为值值失失稳稳平面内失平面内失稳变稳变形和形和轴轴力位移曲力位移曲线线单向压弯构件弯矩平面作用平面外失稳变形和轴力位移曲线单向压弯构件弯矩平面作用平面外失稳变形和轴力位移曲线7-37-3实腹式构件在弯矩平面内的稳定实腹式构件在弯矩平面内的稳定实腹式构件在弯矩平面内的稳定实腹式构件在弯矩平面内的稳定钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计计计算方法分算方法分为为两大两大类类:1限荷限荷载计载计算方法。算方法。2相关公式方法。相关公式方法。1 1限荷限荷限荷限荷载计载计载计载计算法算法算法算法弯矩作用平面内限荷弯矩作用平面内限荷载载的方法有解析法和数的