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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。
23、第五章 拉弯和压弯构件,5.拉弯和压弯构件,5.5.2截面选择及验算,压弯构件的计算比较复杂，一般首先假设适当的截面，然后进行验算。假设截面时可参考已有的类似设计并做必要的估算。设计的截面还应满足构造简单，便于施工，易于与其他构件连接，所采用的钢材和规格易于得到的原则。截面选择的具体步骤如下:计算构件的内力设计值，即弯矩设计值材Mx、轴心压力设计值N和剪力设计值V；选择截面形式；确定钢材及强度设计值；确定弯矩作用平面内和平面外的计算长度；根据经验或已有资料初选截面尺寸；对初选截面进行强度验算、刚度验算、弯矩作用平面内整体稳定验算、弯矩作用平面外整体稳定验算和部稳定验算，如验算不满足要求，则对
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检查审核铝合金外壳结构时，注意设计的合理性，避免设计缺陷导致起皱。在易起皱部位设计增加吸料筋，减少内应力，舒张起皱。
合理安排铝合金外壳冲压工序，检查模具压料板和拉伸延展面的合理性。
通过更换原材料，使用成型性较好的材料，以及合理的增加成型工序，有效减少冲压过程中出现起皱的问题。
铝合金的人工折弯方法包括以下几种:
将铝合金型材放置在两个或多个滚轮之间，通过滚轮的旋转和压力，使铝合金型材逐渐弯曲成所需的弧形。这种方法适用于加工圆形、椭圆形、弧形等各种形状的铝合金型材。
（4）辊弯成形能力的计算辊弯设备是否满足辊弯工件的工艺要求，需满足以下几个条件:①辊轴长度是否满足材料的宽度尺寸。②设备辊弯小弯弧半径是否大于工件的小弧度。③设备压力是否大于材料辊弯成形力。辊弯成形力计算是图样工艺评审过程中，验辊弯设备辊弯能力的理论依据。辊弯工件的成形力计算:3.压弯成形工艺（1）压弯成形工作原理压弯成形是利用液压压力机对材料施加压力，通过压弯模具对材料产生弯矩，使材料发生弯曲形成一定的角度和曲率，见图12。