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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。
17、的宽厚比，应符合下式的要求。,渝温竞碑壬棵诬股脑哥彦蝇早彪施膘怖琳砌坯氟蝉渊胞柔琵汞役鳞狗靡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,5.4.2腹板的高厚比,工字形截面 工字形截面腹板的受力状态如图5-8所示。,图5-6 压弯构件的腹板,其弹性屈曲临界应力为,（5-16）,式中:ke弹性屈曲系数，其值与应力梯度a0有关。A0为腹板上、下边缘的大压应力 和小应力的应力梯度,max和min均以压应力为正。,控既愤屹盎启数兽漾吴侣酣郴铁脉锁乱尿治勇储矢缆皿蛛匣藐菠嫉荐嘱氮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
14、的弹塑性失稳问题，因此当fb大于0.6时不必再换算。对闭口截面 fb1.0；,谩奈蓄芬记巨炕旱瀑赏士斥奥端垫边岸骑墨捶划炯腋励见少桨皂滤舒空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,5.3.2弯矩作用平面外的稳定计算（续1）,工字形截面（含H型钢）双轴对称时:，但不大于1.0 双轴对称时:，但不大于1.0,（5-13a）,式中:，I1和I2分别为受压翼缘和受拉翼缘对y轴的惯性矩。T形截面 弯矩使翼缘受压时 双角钢T形:两板组合T形截面 弯矩使翼缘受拉时 箱形截面 fb1.0；,（5-13b）,辱炊寇寡嵌脉初惹硕粹驼篙腋卓玫扶蜂剑周雷烯衙卤辑伏保
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铝合金型材由于其高比强度、轻质和优良的成形性,越来越多地用作高速列车组的车体制造。在实际生产中,有效控制铝合金型材弯曲回弹并实现成形,依然是材料加工领域迫切需要解决的问题。本文分别通过解析计算和数值模拟方法对轨道列车开口结构型材弯曲成形中的回弹现象进行了研究,使用解析计算方法对型材弯曲回弹进行了预测,通过数值模拟方法对弯曲工艺参数进行优化,对于复杂曲率型材的成形,设计了拉压复合成形工艺。本文的主要研究内容及成果如下:(1)选择常用的6005A铝合金型材,进行了拉伸测试,获得了材料力学性能参数;选择3种典型型材零件,分别建立了拉弯成形、压弯成形和拉压复合弯曲成形的有限元模型。(2)对型材的弯曲加载过程和卸载回弹过程进行了受力分析,推导了型材弯曲加载后、卸载后和反向弹性加载后的应变表达式,建立了型材平面弯曲回弹的几何约束方程,并推导出型材拉弯和压弯成形回弹半径计算公式。将推导的回弹计算公式分别应用到三种型材弯曲成形的回弹计算中,并将计算结果与数值模拟结果进行了对析。结果表明在拉弯和压弯小曲率变形时,回弹解析计算结果与数值模拟结果的误差较小,其小误差范围分别为1.15%～2.26%和1.44%～1.83%。(3)通过数值模拟分析了不同工艺参数对铝合金型材拉弯成形的影响规律。结果显示,型材回弹量随预拉伸量、补拉伸量、包覆拉伸量和弯曲贴模角度的增大而减小,随着摩擦系数的增大而增大;型材成形后的截面畸变基本上随预拉伸量、补拉伸量和包覆拉伸量的增加而增加。将几种不同包覆拉伸量下型材回弹的模拟结果与解析计算结果进行对比研究,发现包覆拉伸量从0%增加到5%时,解析计算预测的回弹后半径值与数值模拟的相对偏差从1.83%降低到了1.01%。对铝合金型材压弯成形进行数值模拟,研究了弯曲半径、摩擦系数和弯曲中心角等工艺参数对型材压弯成形回弹的影响规律。模拟结果表明,在型材的同一位置上,弯曲半径和摩擦系数越大回弹越大,弯曲中心角越大回弹越小。(4)针对复杂曲率型材零件,提出了拉压复合成形方法。对先拉弯再分段压弯、压弯后补拉伸和拉弯-压弯同时加载的三种拉压复合成形方案进行了数值模拟研究。分析了型材拉压复合成形的规律,以及不同加载方式对回弹的影响。研究发现:在成形部大曲率型材时,采用先拉弯再分段压弯的成形方案可以有效改善拉弯加载下型材曲率过渡位置成形精度低的问题;采用压弯后补拉伸的成形方案可以在一定程度上减小压弯成形中回弹导致的成形误差。在成形收边-放边组合弯曲型材时,三种拉压复合成形方案中,先拉弯再分段压弯的回弹小,大回弹误差仅为1.4mm;拉弯-压弯同时加载的大回弹误差为2.8mm;采用压弯后补拉伸的成形方案同样可以降低压弯成形下的回弹,但整体成形精度并不高,大成形误差为9.1mm。
11、范采用的实腹式压弯构件弯矩作用平面内的稳定计算式,（5-11）,式中:N所计算构件段范围内轴向压力设计值；Mx所计算构件段范围内的大弯矩设计值；弯矩作用平面内的轴心受压构件的稳定系数；W1x弯矩作用平面内对较大受压纤维的毛截面模量；,参数，；,等效弯矩系数。,孜吭序眠疗疮奎刹隘正痊艺礁拣阁外肥舟蜒鞠欺赃托葵醋泡垄怨诵恼戚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,5.3.1弯矩作用平面内的稳定计算（续6）,上式中的等效弯矩系数应按下列规定采用。框架柱和两端支承的构件:a.无横向荷载作用:，M1和M2为端弯矩，使构件产生同向曲率（无反弯点）时取同