论文摘要
柔性辊弯成形是一种新型的辊弯成形工艺,该技术由计算机控制成组渐变可移动的型面轧辊实现板材成形,通过不同辊型的配置与控制,制造出复杂和变截面的构件,是实现部件轻量化的一种有效途径。柔性辊弯成形的成形机理比传统辊弯成形更为复杂,成形过程中不但板材边缘沿纵向方向上要经历反复拉伸变形和反复压缩变形,同时在横向方向上板材的逐渐弯曲和反弯曲过程中也有一个反复加载和反复卸载的过程,Crossing硬化效应和Bauschinger效应会对柔性辊弯成形产生明显的影响。针对柔性辊弯形过程中板材反复加载、反复卸载的复杂成形工艺特点,在该成形有限元仿真中采用了考虑Crossing硬化效应和Bauschinger效应的材料非线性旋转运动（non-linear rotational and kinematic, RIK）硬化模型。本文基于RIK硬化模型和Barlat2000屈服准则,推导出该本构模型的弹塑性流动方程,并采用Fortran语言对ABAQUS材料用户子程序VUMAT进行二次开发,对材料RIK硬化模型进行了有限元程序实现。利用动力显式方法ABAQUS/Explicit对柔性辊弯成形过程进行有限元模拟,研究了材料RIK硬化模型对成形过程应力应变的影响规律,并建立柔性辊弯成形皱曲临界应力解析模型,揭示金属板材的力学性能、变形几何参数以及成形工艺参数对失稳皱曲的影响。在柔性辊弯成形有限元仿真中,对于材料Docol Roll 1000钢和DDQ钢,采用材料RIK硬化模型比采用各向同性硬化模型所得的应力、应变值更接近于理论值和实际值。由于DDQ钢的各向异性轴比Docol Roll 1000钢的各向异性轴具有更高的旋转率,所以DDQ钢更加适应于材料RIK硬化模型。为了减小或者避免柔性辊弯成形中的失稳皱曲现象,可以采取减小边腿高度、增加板材厚度、或者增大板材凸弧外边缘半径的方法。文中提出的皱曲临界模型能方便快速地判断柔性辊弯成形时板材是否产生皱曲,建立的皱曲极限图,可为实际生产中柔性辊弯成形提供参考。
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标签：非线性旋转运动硬化模型论文; 柔性辊弯成形论文; 有限元模拟论文; 子程序论文; 皱曲论文;