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液压成形过程的计算机仿真模拟解析
2019-10-23
摘要:计算机仿真在工业中广泛应用于预测零部件、总成和整车的结构性能,建立了详细的有限元模型,并用于预测碰撞危险性、振动和耐久性方面的结构性能,本文带来液压成形过程的计算机仿真模拟解析。

  计算机仿真在工业中广泛应用于预测零部件、总成和整车的结构性能,建立了详细的有限元模型,并用于预测碰撞危险性、振动和耐久性方面的结构性能,本文带来液压成形过程的计算机仿真模拟解析。

  一、计算机仿真的优点:

  计算机仿真在工业中广泛应用于预测零部件、总成和整车的结构性能,建立了详细的有限元模型,并用于预测碰撞危险性、振动和耐久性方面的结构性能。在设计周期的早期阶段,将有限元分析(FEA)和其他计算机辅助工程(CAE)技术应用于产品设计,大大缩短了车辆从概念阶段到生产阶段的时间(Singh 1999)。

  应用计算机模拟技术,可以实现对管材液压成形过程的类似认识和认识,分析结果可用于优化产品设计、液压成形工具设计和液压成形工艺参数。

  其目的是生产一种成本效益高、液压成形优化的零件设计。

  本章讨论了使用lsdyna3d或类似的计算机程序可以成功模拟液压成形过程的步骤。与传统制造技术相比,管状液压成形工艺的主要优点是:重量轻、组件和装配成本低。

  最大化这些优点需要在设计过程的早期阶段解决元件设计、材料选择和液压成形工艺。这必须在工具设计和原型试验之前完成。否则,由试用anderror原型开发方法驱动的最后一刻的更改可能会影响设计,并且会失去一些关键的优势。

  通常在原型阶段,已经太晚了,无法修改部件设计-优质材料、特殊润滑或额外的预成形步骤或昂贵的热处理可能需要添加到工艺中。任何液压成形工艺限制必须在设计周期的早期预测,以避免任何昂贵的后期决定或修改。实现这一目标的一种方法是进行及时的计算机模拟。

  液压成形过程的模拟结果(位移和应力)也可用于进一步的有限元分析,以评估产品的性能。液压成形工具的结构完整性也可以评估有限元分析,然后再建立实际的工具。

  二、液压成形工艺步骤:

  在进行任何基于有限元分析的计算机模拟之前,了解模拟模型中必须表示的工艺步骤和材料参数很重要。为了模拟液压成形过程,模拟程序应能够准确地表示:

  1)刀具几何形状,

  2)成形范围内的管材性能,

  3)零件和工具之间的表面相互作用,

  4)内部流体压力,以及

  5)刀具和零件运动的边界约束。

  商用计算机程序通常用于冲压或成形模拟,可成功应用于评估液压成形过程;要完全理解液压成形过程,需要了解材料在通过以下过程时发生的情况:

  1)轧管(制管);

  2)弯管,

  3)预成形,

  4)有端部进给和无端部进给的液压成形,以及

  5)孔的防水。

  通过这些步骤材料的应变硬化是累积的。当材料应变变硬时,它就接近其失效点;汽车级低碳钢和铝合金6000(T4)的应力/应变曲线如图11-1所示。

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  每个制造步骤的材料应变典型值为:

  1)轧管5-15%

  2)弯管20-30%,以及

  3)液压成形为5-15%。

  对于钢,如果在轧管(5%)和弯管(20%)过程中达到了下限应变值,则在材料中留有足够的延伸率用于液压成形。

  另一方面,如果达到了上限应变——轧制钢管时为15%,弯曲钢管时为30%——液压成形操作只能通过首先对弯曲部件进行退火来实现。

  液压成形过程可能需要一种优质润滑油,用于辊弯成形和弯曲产生的中间应变水平。由于铝合金的塑性延伸率有限,如图11-1所示,需要弯曲的液压成形部件通常也需要在液压成形操作之前进行中间热处理。

  具有还原性的高强度钢可能不适于退火以提高成形性计算机模拟可用于理解、预测和优化这些步骤中的每一步,以最小化应变硬化,从而满足热处理或优质润滑的需要。

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