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机械设计与研究:曲面件多点成形快速建模与仿真

2022-07-09
摘要:本文针对方形压头的多点成形工艺,基于有限元软件ABAQUS,通过基于Python语言的二次开发,建立多点成形的快速建模方法。分别对船板曲面件进行成形和回弹模拟,将模拟结果与文献实验对比,验证仿真模型的准确性。

  【作 者】王永凯;卢锴钧;梁振业;邹天下;李大永

  多点成形是目前新型板材曲面成形工艺,它将传统冲压成形的上下模具离散为形状尺寸相同、可自由调节高度的基 本体阵列 [1-3]。相比于传统冲压成形,多点成形可自由调节 各个压头的高度以形成不同的包络面,在保证工件质量的基 础上提高了曲面成形的灵活性,缩短了模具调试周期,降低了模具加工成本 ,提高了曲面成形效率,因而在船体外板加工领域得到广泛应用[4]。

  船体外板尺寸大,精度要求高,而在船板多点成形过程中,由于弹性卸载导致应力重新分布,进而引起回弹问题,严重影响工件的尺寸和形状精度,降低工件可用性。为提高船体外板多点成形质量,通过数值模拟研究板厚和曲率对工件回弹影响规律具有较高理论意义和应用价值[5]。苏绍娟等[6]将多点成形和模压成形中板材的应力分布和回弹位移进行了对比分析。王洪波等[7]模拟了多点成形路径对铝合金成形质量的影响。

  本文针对方形压头的多点成形工艺,基于有限元软件ABAQUS,通过基于Python语言的二次开发,建立多点成形的快速建模方法。分别对船板曲面件进行成形和回弹模拟,将模拟结果与文献实验对比,验证仿真模型的准确性。然后以板厚和曲率为变量,研究帆形件和马鞍形件成形中的回弹规律。

  【结 论】

  通过数值模拟,本文分析了不同板厚和曲率半径对帆形件和马鞍形件回弹结果的影响,得到以下结论:

  (1)以方形压头成形为例,基 于 python语言进行二次开发 ,实现了多点成形快速建模,显著提高了建模和计算效率。

  (2)在多点成形工艺下,帆形件和马鞍形件的板厚和曲率半径对最大回弹量影响较大,回弹量随着板厚增加而减 小 ,随着曲率半径增大而增加,其中最大回弹量与相对弯曲半径(R/t)呈现正相关趋势。

  (3)相同的相对弯曲半径下,帆形件的回弹量整体高于马鞍形件的回弹量。

  以下是正文:

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