阅读说明：本技术 一种超高强度钢板u型件多道次渐进折弯成形的有限元模拟方法 (Finite element simulation method for multi-pass progressive bending forming of ultra-high strength steel plate U-shaped part ) 是由 董文超 陈世坤 陆善平 刘丽华 高燕 闫强军 于 2021-08-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种超高强度钢板U型件多道次渐进折弯成形的有限元模拟方法。属于有限元模拟领域；操作步骤：建立超高强度钢材料的本构模型；设计超高强度钢折弯道次和每道次初始折弯量；建立第一道次超高强度钢板U型件折弯成形有限元模型；采用动态显示算法模拟第一道次折弯成形过程；建立第一道次超高强度钢板U型件折弯成形后回弹有限元模型；采用静态隐式算法模拟第一道次折弯成形后的回弹过程；重复上述步骤,计算其他道次折弯成形、回弹后的应力、应变、力、变形量等；验证设计的折弯道次和每道次折弯量。本发明通过数值模拟,实现各道次折弯成形的折弯量和回弹量的预测,为制定超高强度钢板U型件多道次渐进折弯成形工艺提供依据。(The invention discloses a finite element simulation method for multi-pass progressive bending forming of an ultra-high strength steel plate U-shaped part. Belonging to the field of finite element simulation; the method comprises the following operation steps: establishing a constitutive model of the ultrahigh-strength steel material; designing the bending pass and the initial bending amount of each pass of the ultrahigh-strength steel; establishing a bending forming finite element model of a first-pass ultrahigh-strength steel plate U-shaped part; simulating a first bending forming process by adopting a dynamic display algorithm; establishing a springback finite element model after the first-pass ultrahigh-strength steel plate U-shaped part is bent and formed; simulating a springback process after the first bending forming by adopting a static implicit algorithm; repeating the steps, and calculating the stress, strain, force, deformation and the like after bending forming and springback of other passes; and verifying the designed bending pass and the bending amount of each pass. According to the invention, through numerical simulation, the bending amount and the springback amount of each pass of bending forming are predicted, and a basis is provided for formulating the multi-pass progressive bending forming process of the ultra-high strength steel plate U-shaped part.)

一种超高强度钢板U型件多道次渐进折弯成形的有限元模拟 方法

技术领域

本发明属于有限元模拟领域，涉及一种超高强度钢板U型件多道次渐进折弯成形的有限元模拟方法。

背景技术

现有技术中，节能、减排和安全性是现代工程机械发展的总趋势，实现工程机械轻量化是节能减排的重要途径。近年来，960MPa甚至更高强度级别的超高强度钢板被应用于工程机械中，减重的同时，可以提高工程机械抗大变形冲击能力及耐久强度。但是，由于超高强度钢的强度高，回弹大，导致制定合适的折弯工艺比较困难。特别是形状复杂的部件(如U型件)，难以一次折弯成形，需制定合适的多道次渐进式折弯工艺。付泽民等(付泽民,莫健华,韩飞,龚攀.金属板材多道次渐进折弯成形的回弹补偿.华中科技大学学报(自然科学版).2010,38(5):105-108)对板材渐进成形过程中发生回弹的各因素进行了研究。专利(一种板料多道次渐进式折弯成形装置.国家发明专利.2014)针对直管零件和斜锥管零件的折弯成形，开发了专用成形装置。而对制造现场来说，更关注的是如何顺利完成超高强度钢多道次渐进折弯成形，即获得合适的折弯工艺(折弯量)。目前，制造企业主要通过实验和人工经验来制定折弯工艺，耗费大量时间和精力，新产品开发成本非常高。随着计算机技术及有限元数值模拟技术的飞速发展，将试验与理论数值模拟技术相结合，为超高强度钢板折弯工艺的制定提供强有力的支持。。因此发展一种超高强度钢板U型件多道次渐进折弯成形的有限元模拟方法就就非常有必要了。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供了一种超高强度钢板U型件多道次渐进折弯成形的有限元模拟方法；预测超高强度钢板钢板U型件多道次渐进折弯成形过程中每道次的折弯量和回弹量。

技术方案：本发明所述的一种超高强度钢板U型件多道次渐进折弯成形的有限元模拟方法，具体操作步骤如下：

(1)、建立超高强度钢材料的本构模型；

(2)、根据U型件的尺寸，设计超高强度钢折弯道次和每道次折弯量；

(3)、建立第一道次超高强度钢板U型件折弯成形有限元模型；

(4)、根据得到的本构模型和有限元模型，设置分析步，采用动态显示算法模拟第一道次折弯成形过程，计算折弯过程中的应力、应变、力及变形量；

(5)、采用ABAQUS的再启动功能，建立第一道次超高强度钢板U型件折弯成形后回弹有限元模型；

(6)、采用静态隐式算法模拟第一道次折弯成形后的回弹过程，计算回弹过程中的应力、应变、力及变形量；

(7)、采用ABAQUS的再启动功能，重复步骤(3)～(6)，分别计算其他道次折弯成形、回弹后的应力、应变、力及变形量；

(8)、根据U型件产品的尺寸，对比模拟结果，验证步骤(2)中设计的折弯道次和每道次折弯量。

进一步的，在步骤(1)中，所述建立超高强度钢材料的本构模型的具体操作步骤如下：

(1.1)、从轧制-热处理后的超高强度钢板上，分别沿平行轧向、垂直轧向、与轧向成45°方向，截取并加工拉伸试样；

(1.2)、对不同方向的拉伸试样进行单向拉伸试验，采用引伸计记录拉伸时的变形，获得拉伸时的力-变形曲线，根据曲线及试样截面积、引伸计标距，得到各方向拉伸试样的拉伸真应力-真应变曲线；

(1.3)、根据各方向拉伸试样的拉伸真应力-真应变曲线，得到各方向材料的塑性应变比、Hill48各向异性屈服准则参数以及A-F非线性随动强化模型参数；

(1.4)、将获得的各参数写入基于ABAQUS软件二次开发的程序文件中。

进一步的，在步骤(3)中，所述建立第一道次超高强度钢板U型件折弯成形有限元模型的具体操作步骤如下：

(3.1)、采用ABAQUS软件建立超高强度钢板、折弯凸模、折弯凹模实体模型；

(3.2)、对实体模型进行网格划分，对超高强度钢板、折弯凸模、折弯凹模进行装配定位；

(3.3)、分别定义超高强度钢板与折弯凸模、折弯凹模之间的接触条件，定义凹模固定边界条件，定义凸模下行距离，即折弯量；

(3.4)、将步骤(1.4)中完成的二次开发的程序文件写入ABAQUS软件。

进一步的，在步骤(5)中，所述建立第一道次超高强度钢板U型件折弯成形后回弹有限元模型的具体操作步骤如下：

(5.1)、取消步骤(3.3)中超高强度钢板与折弯凸模、折弯凹模之间的接触条件定义；

(5.2)、定义折弯后超高强度钢板位移边界条件；

(5.3)、将第一道次折弯后的应力、应变作为回弹计算的初始条件。

有益效果：本发明与现有技术相比，本发明提供的一种超高强度钢板U型件多道次渐进折弯成形的有限元模拟方法，可用于预测各道次折弯成形的折弯量和回弹量，为制定超高强度钢板U型件多道次渐进折弯成形工艺提供依据。

附图说明

图1是本发明的操作流程图；

图2是本发明中凹模、凸模和超高强度钢板折弯过程示意图；

图3是本发明中超高强度钢板U型件示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所述，本发明所述的一种超高强度钢板U型件多道次渐进折弯成形的有限元模拟方法，具体操作步骤如下：

(1)、建立超高强度钢材料的本构模型；

(2)、根据U型件的尺寸要求，设计超高强度钢折弯道次和每道次折弯量；

(3)、建立第一道次超高强度钢板U型件折弯成形有限元模型；

(4)、根据得到的步骤(1)中的本构模型和步骤(3)中的有限元模型，设置合适的分析步，采用动态显示算法模拟第一道次折弯成形过程，计算折弯过程中的应力、应变、力、变形量等；

(5)、采用ABAQUS的再启动功能，建立第一道次超高强度钢板U型件折弯成形后回弹有限元模型；

(6)、采用静态隐式算法模拟第一道次折弯成形后的回弹过程，计算回弹过程中的应力、应变、力及变形量等；

(7)、采用ABAQUS的再启动功能，重复步骤(3)～(6)，分别计算其他道次折弯成形、回弹后的应力、应变、力及变形量等；

(8)、根据U型件产品的尺寸要求，对比模拟结果，验证步骤(2)中设计的折弯道次和每道次折弯量。

进一步的，在步骤(1)中，所述建立超高强度钢材料的本构模型的具体操作步骤如下：

(1.1)、从轧制-热处理后的超高强度钢板上，分别沿平行轧向、垂直轧向、与轧向成45°方向，截取并加工拉伸试样；

(1.2)、对不同方向的拉伸试样进行单向拉伸试验，采用引伸计记录拉伸时的变形，获得拉伸时的力-变形曲线，根据曲线及试样截面积、引伸计标距，得到各方向拉伸试样的拉伸真应力-真应变曲线；

(1.3)、根据各方向拉伸试样的拉伸真应力-真应变曲线，得到各方向材料的塑性应变比、Hill48各向异性屈服准则参数以及A-F非线性随动强化模型参数；

(1.4)、将获得的步骤(1.3)中的各参数写入基于ABAQUS软件二次开发的程序文件中。

进一步的，在步骤(3)中，所述建立第一道次超高强度钢板U型件折弯成形有限元模型的具体操作步骤如下：

(3.1)、采用ABAQUS软件建立超高强度钢板、折弯凸模、折弯凹模实体模型；

(3.2)、对实体模型进行网格划分，对超高强度钢板、折弯凸模、折弯凹模进行装配定位；

(3.3)、分别定义超高强度钢板与折弯凸模、折弯凹模之间的接触条件，定义凹模固定边界条件，定义凸模下行距离，即折弯量；

(3.4)、将步骤(1.4)中完成的二次开发的程序文件写入ABAQUS软件。

进一步的，在步骤(5)中，所述建立第一道次超高强度钢板U型件折弯成形后回弹有限元模型的具体操作步骤如下：

(5.1)、取消步骤(3.3)中超高强度钢板与折弯凸模、折弯凹模之间的接触条件定义；

(5.2)、定义折弯后超高强度钢板位移边界条件；

(5.3)、将第一道次折弯后的应力、应变作为回弹计算的初始条件。

以上说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。