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第33卷第5期 武 汉 科 技 大 学 学 报 Vo1．33。No．5 2010年 10月 JournalofWuhanUniversityofScienceandTechnology oct．2010 连续辊弯成形过程模拟研究 胡盛德，罗 维 ，陈 楠，胡 群 ，李立新，刘胜贵，田 亮，杭乃勤 ，章 凯 (武汉科技大学材料与冶金学院，湖北 武汉 ，430081) 摘要 ：以现场典 型产 品为研 究对 象，模拟板 带连续冷 弯成形过程 ，基 于有 限元分析软件 ，开发冷 弯成形过程 仿 真软件 。ANSY LSDYNA 显式动力学非线性模拟结果表明，冷弯成形过程第一部分型钢等效应力模拟平均 值与实验值吻合 ，弯角变形区塑性等效应变随道次变化情况模拟结果表 明，中间道次变形分配欠均匀，辊花工 艺 尚需优化 。 关键词 ：冷弯成形 ；有限元 ；等效应力；应变场 中图分类号 ：TG335．14．3 文献标志码 ：A 文章编号 ：1674—3644(2010)05-0468—05 冷弯型钢 由于其生产工艺高效、节能、环保被 ■ 广泛用作众多行业的构件_l】]，然而其成形过程所 具有的几何学 、运动学、动力学和材料学等方面的 复杂性 ，使得冷弯成形学科一直是一 门经验性很 强的工程技术 。不少学者采用有限元法模拟冷弯 成形过程，探讨模拟计算参数对成形计算结果的 影响，这些研究成果为冷弯成形过程定性分析起 图 1 矩形焊管冷弯辊花 到了很好的作用 ，也为冷弯成形模拟工作提供了 Fig．1Cold-formingprocessofarectangularsteeltube 有益参考 ]。纵观大量连续辊弯研究结果 ，皆因 缺少相关现场数据 ，缺少材料模型实验数据和成 + 形过程型钢性能实验结果 ，使得模拟成形与实际 成形存在相当差距 。 本文围绕现场辊弯生产实际，以某厂典型产 品为对象 ，以实验处理过 的板带为材料模型，运用 APDL程序开发出冷弯成形过程仿真软件，通过 型钢成形过程性能实验对模拟软件进行验证。 1 软件结构与模拟流程 本文模拟软件结构的设计对象为某型钢厂矩 形焊管连续辊弯成形过程 ，其矩形焊管冷弯辊花 如图 1所示。冷弯成形过程模拟分为五部分 ：第 1部分为 1～4道次 ，板带平整和两顶角主要 的弯 曲变形；第 2部分为 5～8道次 ，为发生两底弯角 主要变形的道次 ；第 3部分为 9～11道次 ，顶底角 同时发生微小变形 ；第 4部分为挤压高频焊接 ；第 5部分为 12～15道次 ，焊管形状精整 。 图 2 连续辊 弯成形仿真流程 连续辊弯成形仿真流程如图2所示 。计算过 Fig．2Simulationprocedureofcold-rolledforming 程按照上述五部分进行 。 收稿 日期 ：2010—06—30 基金项 目：武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室开放基金资助项 目(FMRU2007Y01) 作者简介：胡盛德(1972一)，男 ，武汉科技大学副教授 ，博士．E—mail：adhello@163．com 2010年第 5期 胡盛德 ，等 ：连续辊弯成形过程模拟研 究 469 2 关键模型 2．1 材料本构关系模型 以某热轧 Q345钢带为原料 ，沿宽度方向取 样 ，拉伸实验后绘制成实验应力一应变 曲线 ，再编 制程序拟合双线性硬化模型 ，当实验数据与双线 性模型对应数据点流动应力差 的平方和最小 时， 认为获得最佳模型 ；FEM 模拟计算时取多个试样 图5 3个道次辊弯变形几何模型 双线性