复杂截面车顶内弯梁拉弯成形数值模拟

【摘要】随着能源问题以及城市污染问题日益加剧，轻量化的概念已经渐渐被人们熟知。铝镁合金大面积取代传统钢铁材料已经在很多领域上得以实现。对轻合金的弯曲工艺中，拉弯工艺以其贴模性好以及回弹小等优点被广泛应用。在轨道客车等领域中常会出现拉弯工艺较为复杂的案例，如尺寸较大且截面形状较复杂等特点的型材。采用有限元分析软件对型材的拉弯工艺进行模拟是一种现今应用比较广泛的方式。利用ABAQUS有限元模拟软件对型材的拉弯成形过程进行数值模拟，可以有效的预测成形过程中可能出现的成形缺陷。本文采用ABAQUS模拟软件对特定大尺寸、截面复杂的型材的拉弯工艺进行模拟。建立有限元数值模拟模型：通过CATIA软件建立型材、拉弯模具、上挡板、侧挡板以及夹钳的模型。将模型导入ABAQUS，通过装配、边界条件等参数的设置进行建模。根据型材的对称性，只建立1/2部分的模型，型材网格设置较密集。根据拉弯模具的形状，推导出夹钳的轨迹方程，从而完成建模。通过对预拉量、补拉量、弯曲半径、型材壁厚以及拉弯过程拉伸量等参数各五组数据的模拟，对文中的大尺寸、复杂截面的型材拉弯工艺进行了模拟及研究。主要分析缺陷包括型材拉弯过程中壁厚的变化、弯曲圆弧内侧的起皱趋势、弯曲中心部分及端部的截面畸变和角度倾斜，以及型材卸载后的回弹。以上研究可得结论如下:1.预拉及补拉对型材壁厚影响较小：拉伸量增大，壁厚变化缓慢；提升弯曲半径或者型材壁厚可以保护壁厚的完整性，同时降低弯曲圆弧内侧的起皱趋势；增大包覆拉伸量可以明显减小起皱趋势。2.调整预拉及补拉会影响截面畸变：拉伸量越大，畸变量越大，但作用不明显；增大弯曲半径或者提升型材壁厚有利于截面精度。加大包覆拉伸量会导致截面畸变加剧。3.预拉及补拉对回弹的影响较小，拉伸量增大，会少许抑制回弹。减小弯曲半径或者加大型材壁厚会利于型材卸载后的回弹稳定性。提升包覆拉伸量可以明显抑制型材的回弹现象。以某列车车顶铝合金弯梁为例，建立了新的数值模型，完成拉弯成形数值模拟。改进预拉量，补拉量及包覆拉伸量，确定最佳参数值，最大限度消除截面倾斜、端部尺寸畸变以及立边变窄等缺陷，达到最佳数值模拟结果。最后通过实验，证实了模拟的可靠性。
【作者】柳云天；
【导师】谷诤巍；刘孝峰；
【作者基本信息】吉林大学，材料工程，2014，硕士
【关键词】拉弯成形；工艺参数；铝合金型材；回弹；

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