论文摘要
线盘生产厂家在利用对称式三辊卷板机对L型钢进行滚弯时,发现型钢短肢出现严重波浪变形。本文以此为研究内容,利用有限元软件ABAQUS/Explicit对L型钢滚弯过程进行了有限元建模及模拟。主要考察了模拟后L型钢纵向和横向不同位置的应力分布,并着重对不同滚弯参数下型钢短肢边缘的Mises应力进行了分析,解释了该处波浪变形的成因,获取了能获得较好成效果的基本参数;另外依据前述结论对型钢的成型半径与上辊下压量之间的关系进行了研究;最后对L型钢回弹前后的半径进行了比对。本论文的结果,对于生产实践有一定的指导意义,同时L型钢滚弯过程有限元模拟的成功实现,为其它特殊断面型材在深加工过程中的有限元模拟提供了借鉴。本文的主要研究工作及结果如下:（1）简化设备,尽量减少型钢的有限元素个数,并将辊子及夹具作为整体设计为刚性体。考察模型在运算过程中的能量历史曲线,及其上辊转动的稳定性,建立适于运算的稳定模型,实现了L型钢滚弯过程的有限元动态模拟。（2）观察型钢同一截面不同位置的Mises应力随时间的变化曲线,以及直角坐标系下各应力分量随时间的变化关系,发现生产中容易发生变形的短肢边缘处受到压应力作用,且该位置所受Mises应力最大,等效塑性应变也最大,而其它位置多受拉应力作用。上述结论是滚弯过程中型钢短肢容易发生损伤的主要成因。（3）模拟发现,型钢短肢发生波浪变形位置Mises应力较其它位置大,且在滚弯结束后仍超过材料的屈服强度。而成型后发现Mises应力间隔出现峰值,这是造成短肢波浪变形的主要原因。经过改变上辊下压量、夹具与工作面之间的间距、摩擦系数、上辊转速等参数进行模拟发现,当两下辊间距为350mm进行型钢滚弯时,选择上辊下压量在15mm以内,工作面间的距离为2+t+2（t为型钢厚度）,上辊转速较小时,能获得较好的成型效果;而当两下辊间距在400mm,选择上辊下压量在25mm以内,工作面间的距离2+t+2（t为型钢厚度）,上辊转速较小时,成型效果较好。（4）通过改变上辊下压量进行模拟,并计算L型钢的成型半径,发现L型钢滚弯后,成型半径与上辊下压量之间基本符合幂函数的图像走势.由于数据点较分散及型钢断面的特殊性,未找到比较合适的函数关系。（5）考察了辊与型钢之间的摩擦系数对成型半径的影响,随着摩擦系数的增大,成型半径也随之增加。另外,用不同方法计算型钢滚弯的理论半径,并与实际成型半径进行比对,对回弹与上辊下压量之间的关系做了较粗浅的探讨。