非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析-報告書

1、非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析報告書報告書山東核電設(shè)備制造有限公司山東科技大學(xué)非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析2目目 錄錄1鋁合金板冷彎成型國內(nèi)外分析鋁合金板冷彎成型國內(nèi)外分析 .41.1 壓型板簡介 .41.2 鋁合金工業(yè)發(fā)展的概述.51.3 鋁合金冷彎成型技術(shù)概述.61.4 鋁合金國外冷彎成型研究現(xiàn)狀.71.5 鋁合金國內(nèi)冷彎成型研究現(xiàn)狀.825454-H32 鋁合金板成型性能分析鋁合金板成型性能分析.102.1 瓦楞成型拼接方案分析.102.2 5454-H32 鋁合金板成型性能分析.132.3 5454-H32 鋁合金板成型難點(diǎn)分析.183輥彎過

2、程板材典型節(jié)點(diǎn)應(yīng)力及位移分析輥彎過程板材典型節(jié)點(diǎn)應(yīng)力及位移分析 .203.1 分析模型的建立.203.2 接觸處理.223.3 載荷及初始條件處理.233.4 仿真結(jié)果分析.244輥彎成型金屬流動規(guī)律研究及工藝參數(shù)對其影響分析輥彎成型金屬流動規(guī)律研究及工藝參數(shù)對其影響分析.434.1 金屬流動規(guī)律研究簡述.434.2 厚度分布仿真分析.454.3 縱向延伸分布規(guī)律研究.46非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析34.4 節(jié)點(diǎn)位移分析.484.5 摩擦對增厚和延伸系數(shù)分布規(guī)律影響.494.6 轉(zhuǎn)速對增厚和延伸系數(shù)分布規(guī)律的影響.504.7 壁厚對增厚和延伸系數(shù)分布規(guī)律的影響.514.8 軋輥間距對增

3、厚和延伸系數(shù)分布規(guī)律的影響.514.9 輥徑位置對增厚和延伸系數(shù)分布規(guī)律的影響.525產(chǎn)品缺陷預(yù)測及優(yōu)化研究產(chǎn)品缺陷預(yù)測及優(yōu)化研究.545.1 輥彎成型過程中的缺陷分析.545.2 輥彎成型過程工藝優(yōu)化.575.3 基于優(yōu)化函數(shù)的輥彎成型過程工藝優(yōu)化.585.4 輥彎工藝中道次的確定以及角度分配.615.5 鋁合金優(yōu)選輥彎函數(shù)方法.635.6 不同厚度鋁合金輥彎優(yōu)化分析與比較.655.7 不同優(yōu)化函數(shù)輥彎優(yōu)化分析與比較.685.8 優(yōu)化函數(shù)參數(shù)的確定.706實驗驗證實驗驗證.726.1 輥彎成型實驗設(shè)備.726.2 彎輥力模擬值與真實值比較.736.3 板型控制平直度分布.74非能動空氣導(dǎo)流板

4、瓦型板輥壓成型分析4非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析1鋁合金板冷彎成型國內(nèi)外分析鋁合金板冷彎成型國內(nèi)外分析1.1 壓型板簡介壓型板簡介壓型板是將鍍鋅鋼板或彩涂鋼板通過輥彎成形的方式加工成多排波紋形狀的型材，又稱波紋板，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，如貨車的車廂面板、冷藏庫的墻體等。壓型板于上個世紀(jì)30 年代在美國誕生，我國自 80 年代開始自主生產(chǎn)。圖 1.1 為幾種常見的壓型板。圖圖 1.11.1 幾種常見的壓型板幾種常見的壓型板目前金屬壓型板所使用的母材主要有鍍鋅薄鋼板、彩涂薄鋼板、不銹鋼薄板和鋁合金薄板等。近年來，由于鋁合金重量輕（質(zhì)量密度僅為鋼的 1/3） 、防腐燭

5、性能好、對光的反射率達(dá)以上 80%、對熱的反射率也很高，其強(qiáng)度高、抗震性能好、施工安裝方便快速、工期短、造型新穎美觀、色彩豐富、裝飾性強(qiáng)，以及國內(nèi)外市場對鋁合金壓型板的需求的增大，鋁合金壓型板（鋁合金瓦楞板）的生產(chǎn)和應(yīng)用得到快速發(fā)展，其發(fā)展前景廣闊。隨著鋁合金壓型板的應(yīng)用越來越廣泛，對于鋁合金壓型板的要求也越來越多，如安裝方便、重量輕、使用周期長、防滲漏性能好等，以此降低投入成本和后期維護(hù)成本，并且隨著節(jié)能和輕量化的發(fā)展趨勢，這些都給現(xiàn)有壓型板的生產(chǎn)制造提出了新技術(shù)非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析5要求。1.2 鋁合金工業(yè)發(fā)展的概述鋁合金工業(yè)發(fā)展的概述鋁和鋁合金性能優(yōu)良，具有比重小、耐腐蝕、

6、導(dǎo)熱性好、易于成形、價格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于航天航空、交通運(yùn)輸、輕工建材等部門，是輕合金中應(yīng)用最廣、用量最多的合金。鋁合金的研究和應(yīng)用的時間不長，到 20 世紀(jì)初才進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用，在二次世界大戰(zhàn)期間，鋁材的主要應(yīng)用是制造軍用飛機(jī)。戰(zhàn)后，才由軍事工業(yè)向民用工業(yè)的方向開發(fā)轉(zhuǎn)移，使其應(yīng)用范圍從航空工業(yè)發(fā)展到包裝業(yè)、容器業(yè)、建筑業(yè)，交通運(yùn)輸業(yè)、機(jī)械制造業(yè)、電力傳輸業(yè)、電子工業(yè)和石油化工等一些國民經(jīng)濟(jì)的部門，出現(xiàn)在人們的日常生活當(dāng)中?，F(xiàn)在，鋁材的應(yīng)用之多，范圍之廣，已經(jīng)僅此于鋼鐵，成為第二大金屬材料，而且鋁的資源十分豐富，鋁的礦藏儲量約占地殼構(gòu)成物質(zhì)的 8%以上。隨著世界科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對強(qiáng)

7、度高、韌性好、質(zhì)量輕和成本低的材料的市場需求日益增多，在汽車、航天、軍事等領(lǐng)域里所應(yīng)用的材料種類不斷翻新。鋁及其鋁合金具有無磁性、密度小、比強(qiáng)度高和耐腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是有色金屬中用途最廣的輕金屬之一。自 1990 年以來，隨著科學(xué)技的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，全球鋁工業(yè)進(jìn)入了一個嶄新的發(fā)展時期，不斷擴(kuò)大鋁工業(yè)的規(guī)模，增加鋁產(chǎn)品的品種與規(guī)格，提高產(chǎn)品的科技含量，拓展應(yīng)用范圍，降低電耗，改善環(huán)保，降低成本與提高經(jīng)濟(jì)效益，加強(qiáng)鋁材的基礎(chǔ)材料的地位?，F(xiàn)代金屬軋制過程的控制非常復(fù)雜，它涉及到壓力、速度、流量、溫度等大量物理參數(shù)，彈性變形、塑性變形、熱-力耦合等大量復(fù)雜過程以及工件內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)與性能的變化等很

8、多方面的問題。從控制的角度來看，金屬軋制過程具有典型的多變量、非線性、強(qiáng)耦合的特征。長期以來，鋁軋制工業(yè)被認(rèn)為是鋼鐵軋制技術(shù)的移植者和合并者，這是由原來鋁軋制工業(yè)的特點(diǎn)所決定。近年來，我國鋁加工業(yè)進(jìn)入一個新的階段，正在以史無前例的規(guī)模和速度往前發(fā)展。但是，我國鋁加工業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比，仍有較明顯的差距，主要表現(xiàn)在：我國一些鋁板帶生產(chǎn)裝備還比較落后，鋁加工業(yè)還存在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)品成材率低、產(chǎn)品穩(wěn)定性差、自動化程度以及過程優(yōu)化不足、生產(chǎn)效率低等問題，產(chǎn)品無論從板型、精度、表面質(zhì)量還是寬度、長度上還不能滿足市場要求。在一些高精度鋁板帶產(chǎn)品方面，如鋁罐料、高檔 PS 板基、磁盤基片、汽車車身用鋁板、

9、鏡面鋁帶等產(chǎn)品尚不具備大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)能力，相關(guān)行業(yè)在原料采購上只能依賴進(jìn)口，這些都與我國的非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析6經(jīng)濟(jì)規(guī)模和國力極不相稱。發(fā)達(dá)國家現(xiàn)代化的鋁板帶熱軋機(jī)普遍具有具有以下特點(diǎn)：軋機(jī)向高速、寬幅高精度方向發(fā)展。我國機(jī)械裝備的基礎(chǔ)自動化方面雖和國外軋機(jī)水平相當(dāng)，主要差別在于工藝數(shù)學(xué)模型、工藝規(guī)程等核心技術(shù)以及二級自動化和三級自動化系統(tǒng)方面、目前總體上，國產(chǎn)鋁板帶熱軋機(jī)基本上處于基礎(chǔ)自動化（傳動）級，缺乏過程控制，所配備的工藝控制技術(shù)僅相當(dāng)于國外中下水平，大多采用人工經(jīng)驗設(shè)定和調(diào)整工藝參數(shù)，而且在鋁板的帶頭帶尾的動態(tài)軋制過程缺乏有效的控制手段，導(dǎo)致鋁加工綜合成材率比國外低

10、15-20個百分點(diǎn)。由于國缺乏完善的高精度鋁板帶熱軋制工藝數(shù)學(xué)模型體系和集成控制系統(tǒng)，這在很大程度上限制了鋁帶熱軋制產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率。要想改變這一局面關(guān)鍵在于研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)。最具代表的鋁板帶軋制過程中先進(jìn)的多參數(shù)多變量工藝控制模型和熱軋優(yōu)化技術(shù)的開發(fā)研究及應(yīng)用，將大大提高鋁板帶加工的總體水平，快速縮短與國外先進(jìn)水平的差距。1.3 鋁合金冷彎成型技術(shù)概述鋁合金冷彎成型技術(shù)概述冷彎成型技術(shù)是壓型板成型的主要手段，冷彎成型技術(shù)是通過將多道次不同孔型的軋輥組相串聯(lián)，使金屬帶材連續(xù)通過軋輥造成橫向彎曲以生產(chǎn)不同截面型材的工藝技術(shù)，冷彎成型技術(shù)是一種連續(xù)、高效、高質(zhì)量的金屬型材成型

11、工藝。冷彎成型理論目前發(fā)展尚不成熟。生產(chǎn)多是憑借經(jīng)驗,采用試錯法,經(jīng)多次試模,最終得到所需的產(chǎn)品。國外從100 多年前就開始了冷彎成型技術(shù)的研究，大致分為三個階段，第一階段為探索研制階段，第二階段為冷彎成型工藝創(chuàng)立和發(fā)展階段，第三階段為飛速發(fā)展階段。冷彎型材的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果逐漸為人們所認(rèn)識，引起各方面的重視，使冷輥軋型材得到推廣使用，促進(jìn)了其生產(chǎn)的發(fā)展。目前國外冷彎型鋼的品種可以達(dá)到 10000 種左右，冷彎型鋼的用材已經(jīng)向合金化鋼種方向發(fā)展。其中，鋁合金型材的生產(chǎn)和應(yīng)用占有較大比例。目前國內(nèi)外對鋁合金壓型板在冷彎成形過程中出現(xiàn)各類缺陷問題的研究比較少，并且主要研究方向集中于研究壓型板在成形后回

12、彈、邊波、折皺等缺陷以及成形后壓型板的彎曲性能與承載性能的研究。輥彎成型過程原理圖如圖 1.2 所示，輥彎成型過程可將板材視為在輥彎過程板材厚度無變化的彎曲變形。非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析7圖圖 1.21.2 輥彎成型過程原理圖輥彎成型過程原理圖1.4 鋁合金國外冷彎成型研究現(xiàn)狀鋁合金國外冷彎成型研究現(xiàn)狀鋁合金冷彎成型是對鋼板冷彎成型的一種技術(shù)復(fù)制，冷彎成型最初的成型對象為鋼材。國外冷彎成型的理論研究起源于美國，很多學(xué)者對冷彎成型工藝中存在的問題進(jìn)行了研究，比如 1939 年美國喬治.溫特教授研究了冷彎型鋼的設(shè)計理論，通過大量的實驗得到了冷彎型鋼關(guān)于曲屈計算的經(jīng)驗公式，這樣形成的理論對

13、現(xiàn)實的指導(dǎo)意義不是很大；前蘇聯(lián)學(xué)者 .古恩等在 1962 年用能量方法分析了角材的連續(xù)彎曲，但出于求解未知函數(shù)，過程中加進(jìn)某些限制，所得變形功有局限性；另外還有大量學(xué)者利用實驗或有限元法研究了輥彎成型過程的缺陷問題，Li 等人對輥彎方矩形管的殘余應(yīng)力問題做了大量實驗研究，研究表明不同成形過程對型材中的殘余應(yīng)力有著決定性影響；Lindgren用有限元法研究了成形區(qū)長度與最大縱向應(yīng)變之間的關(guān)系，研究了材料參數(shù)對成形區(qū)長度影響，指出了等人和的成形區(qū)理論的不足之處。但是由于輥彎成型工藝的復(fù)雜性，目前存在的一些理論研究都有一定的局限性，還不是很成熟。隨著冷彎型材的應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大和計算機(jī)輔助手段的發(fā)展

14、，冷彎成型的理論研究不斷深入發(fā)展，對實際生產(chǎn)的指導(dǎo)作用越來大。其中日本東京大學(xué)學(xué)者木內(nèi)學(xué)在研究冷彎成型過程中變形區(qū)的變形曲面形狀時提出了使用形狀函數(shù)來描述其屋面形狀的方法，并在確定冷彎成型中變形曲面時使用了優(yōu)化變形功的方法，英國 Powell I.j 和King.T.E.E 等學(xué)者應(yīng)用了塑性增量理論和殘余應(yīng)力理論，通過 0PTIC 法計算出了成型過程中材的帶寬、殘余應(yīng)力、幾何形狀和軋件變形圖引起的理論缺陷等。非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析8近年來，在傳統(tǒng)冷彎型材成型機(jī)組的基礎(chǔ)上又發(fā)展出幾種成型工藝，主要有：局部加熱成型技術(shù)、柔性冷彎成型技術(shù)等。局部加熱成型技術(shù)：將冷彎成型過程中受力最大，金

15、屬變形最劇烈的變形區(qū)域加熱到指定溫度，從而降低材料的強(qiáng)度，提高金屬的塑性。適用于強(qiáng)度比較高、伸長率低的高強(qiáng)度鋼的成型，同時能夠得到彎曲半徑較小的型鋼產(chǎn)品。典型的例子是瑞典學(xué)者Lindgren M 設(shè)計的旋轉(zhuǎn)式局部加熱裝置。柔性冷彎成型技術(shù)：柔性冷彎成型技術(shù)是近年來發(fā)展迅速的一門新興技術(shù)。解決了型鋼產(chǎn)品截面單一的問題。在變截面冷彎成型生產(chǎn)線中，每個機(jī)架都是獨(dú)立的單元，分別由不同的電機(jī)驅(qū)動，通過計算機(jī)控制電機(jī)驅(qū)動軋輥縱向移動或者橫向移動，通過改變軋輥的移動來實現(xiàn)型鋼的截面變化。歐盟第六框架下的 ProFORM 項目投資 1000 萬歐元,目標(biāo)是研發(fā)下一代的汽車輥彎成型新技術(shù),變截面柔性輥彎成型技術(shù)

16、 ,是其中的研發(fā)重點(diǎn)方向；德國的 data M 公司以及 PtU(Institute for Pro-duction Engineering Machines Ptu of Technical)大學(xué),是較早研究柔性輥彎成型的單位之一,主要目標(biāo)是滿足汽車業(yè)對變截面的產(chǎn)品的需求;瑞典的 Oric 與德國的 Bemo 公司聯(lián)合研制了用于變截面建筑覆蓋件生產(chǎn)的柔性輥彎成型機(jī)組；日本拓殖大學(xué)小奈弘的柔性輥彎成型研究,將柔性輥彎成型機(jī)分為單一式柔性輥彎成型機(jī)和串列式柔性輥彎成型機(jī)兩種類型。1.5 鋁合金國內(nèi)冷彎成型研究現(xiàn)狀鋁合金國內(nèi)冷彎成型研究現(xiàn)狀我國的冷彎型材生產(chǎn)始于上世紀(jì) 50 年代，主要針對某些基礎(chǔ)

17、制造行業(yè)，但是質(zhì)量得不到保障。直到 80 年代，冷彎型材才逐漸有所發(fā)展，但是和國外相比存在較大差距，國內(nèi)的冷彎型材的生產(chǎn)比重較少，冷彎設(shè)備較為落后和陳舊，產(chǎn)品質(zhì)量和種類都無法與國外相比較，同質(zhì)化嚴(yán)重，冷彎型材標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)重匱乏，冷彎型材專用材料的開發(fā)嚴(yán)重滯后，基礎(chǔ)理論研究薄弱、自主創(chuàng)新能力差。但是，我國冷彎型材產(chǎn)量在逐步增長，生產(chǎn)能力也日益擴(kuò)大，種類在不斷增多。雖然國內(nèi)對冷彎成型理論的研究起步比較晚，但是也取得了較大的成果。北京科技大學(xué)的朱學(xué)棟等對冷彎成型的基本理論進(jìn)行了全面的研宄，得到了冷彎過程中的四種基本變形方式的應(yīng)力應(yīng)變表達(dá)式和變形功的數(shù)學(xué)表達(dá)式，對冷彎型材的孔型設(shè)計和生產(chǎn)有著普遍的指導(dǎo)意義。

18、北方交通大學(xué)的張樂樂等采用基于更新拉格朗日法 (UL 法)的彈塑性大變形樣條法，結(jié)合流動模型，分析并模擬了普通槽型材成型過程中變形帶材的位移場、應(yīng)變場和應(yīng)力場，對具體的設(shè)計、生產(chǎn)具有重要的意義。非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析9另外上世紀(jì) 80 年代初期北京科技大學(xué)金屬壓力加工系與廣州異型鋼材廠合作在國內(nèi)最先開展冷彎 CARD 技術(shù)的研究。自 80 年代中期以來，上海鋼鐵工藝研究所、東北大學(xué)、北京冶金設(shè)備研究院等多家單位陸續(xù)開始了這方面的研究工作，但是，目前這些研究存在一些不足，如因為實驗條件不理想而導(dǎo)致精度差；對輥彎成型理論研究缺乏系統(tǒng)性等等。北京科技大學(xué)壓力加工系除了開發(fā)過傳統(tǒng)的冷彎 C

19、ARD 軟件外，近年來還開發(fā)了冷彎 CARD 柔性系統(tǒng)、冷彎 CARD 專家系統(tǒng)。柔性系統(tǒng) (Flexible System)是目前制造業(yè)的研究熱點(diǎn)。但是正式提出把冷彎生產(chǎn)作為柔性系統(tǒng)，在理論和實踐上可以節(jié)省工具、成本，減少換輥次數(shù)和時間，提高生產(chǎn)率。使用柔牲系統(tǒng)針對內(nèi)外卷邊槽鋼、方矩管、圓管等多規(guī)格簡單斷面產(chǎn)品設(shè)計可以取得非常好的軋輥公用性，絕大部分軋輥可以由原有的輥片組合而成，需要新加工的輥片不超過總量的 10%。另外把人工智能技術(shù)應(yīng)用到冷彎領(lǐng)域同樣也是全新的概念。利用專家系統(tǒng)來進(jìn)行冷彎工具設(shè)計。將使設(shè)計工作大大簡化，效率明顯提高，尤其對復(fù)雜斷面的產(chǎn)品更為適用。目前已開發(fā)出的專家系統(tǒng)可對任

20、意斷面形狀產(chǎn)品進(jìn)行工具設(shè)計，其具備兩大功能：一是確定坯料在成型過程中每道次的變形形狀，即輥花圖；二是根據(jù)已確定的輥花圖進(jìn)行配輥，產(chǎn)生軋輥的工程圖紙。非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析1025454-H32 鋁合金板成型性能分析鋁合金板成型性能分析2.1 瓦楞成型拼接方案分析瓦楞成型拼接方案分析2.1.1 瓦楞板輥彎瓦楞板輥彎成型技術(shù)要求成型技術(shù)要求1）適用材質(zhì)：冷彎件原材料：鋁板材 aluminum alloy 5454-H32，其標(biāo)準(zhǔn)參見 ASTM B209M-07。經(jīng)縱剪后的鋁板 要求： 寬度允差：-1.00mm縱剪后直線度：0.1mm/m卷料外徑： 1500 mm卷料內(nèi)徑： 50810

21、mm 最大寬度： 1300mm 材料厚度： 1.51.6 mm 厚度允差0.09mm 單卷重量： 7000 kg2）成品參數(shù)：制件規(guī)格如圖 2.1 所示：非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析11圖圖 2.12.1 鋁合金瓦楞板的板型及尺寸鋁合金瓦楞板的板型及尺寸3）成型的驗收標(biāo)準(zhǔn)： 長度允差 1.5mm 產(chǎn)品成型寬度允差 2.0mm 其中：單件頭部1mm,其他部位-2 +1 mm 全長度波高誤差 1mm 單波距誤差 1mm 折彎角半徑 r2.53.0mm 按 內(nèi) R3 設(shè)計 折彎處減薄量： （58）板厚外觀檢查：壓型邊部應(yīng)整齊，不允許有裂邊；成型表面應(yīng)清潔，沒有明顯裂紋、起皮、劃痕及表面污染等影

22、響使用的缺陷。4）其它參數(shù)成形速度: 515m/min占地面積：約 35000 x3000mm設(shè)備顏色：藍(lán)色 RAL5002（聚氨酯漆）布置方向：由操作側(cè)看自左向右（甲方確認(rèn)）電源: 380V10%； 氣源壓力： 0.5Mpa環(huán)境溫度：-1040C2.1.2 拼板方案的選擇拼板方案的選擇對于非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型，提出了三種組合拼板方案，并對其進(jìn)行了比較優(yōu)化，選擇最優(yōu)的一種拼接方案進(jìn)行實際生產(chǎn)。1）搭接方案一搭接方案一如圖 2.2 所示，采用三種波形進(jìn)行瓦楞板的拼接，優(yōu)點(diǎn)是可以保證縱向和橫向的尺寸要求，可以有效控制平整度，但是三種波形的瓦楞板增加了設(shè)備成本和生產(chǎn)成本，加大了生產(chǎn)難度，經(jīng)

23、濟(jì)性差，而且采用三種波形的搭接方案將會使安裝難度增大，施工時間延長，并對整體的美觀性造成了一定的影響。另外此搭接方案的組合性較差，結(jié)構(gòu)單一。2）搭接方案二搭接方案二采用如圖 2.3 所示的搭接方式，此種方案采用兩種波形的瓦楞板，雖然非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析12能夠降低生產(chǎn)成本，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益，但是此搭接方案會造成瓦楞板在高度方向上的尺寸不一致，如圖 2.3 所示，中間瓦楞板的兩端直接搭在兩邊瓦楞板的邊沿上，就會導(dǎo)致中間瓦楞板比其兩邊瓦楞板高出一個厚度尺寸，會影響安裝后的整體美觀性。圖圖 2.22.2 方案一所用三種波形板示意圖方案一所用三種波形板示意圖圖圖 2.32.3 方案二所

24、用波形板及搭接示意圖方案二所用波形板及搭接示意圖3）搭接方案三該方案采用三種波形來進(jìn)行搭接方式的設(shè)計，如圖 2.4 所示。三種波形通過某兩種組合可以實現(xiàn)兩種不同的搭接方式，相比較方案 1 和方案 2，方案 3 提供了較多的選擇，具有較好的經(jīng)濟(jì)性，還能夠保證縱向和橫向的尺寸要求，可以有效控制高度方向上的尺寸。綜上所述，無論從經(jīng)濟(jì)角度，還是整體機(jī)構(gòu)的美觀性，方案三瓦楞板的拼接方案較為合理。非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析13圖圖 2.42.4 方案三所用波形板及搭接示意圖方案三所用波形板及搭接示意圖2.2 5454-H32 鋁合金板成型性能分析鋁合金板成型性能分析鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有

25、色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。鋁合金密度低，但強(qiáng)度比較高，接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，工業(yè)上廣泛使用，使用量僅次于鋼。鋁合金按加工方法可以分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。變形鋁合金能承受壓非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析14力加工，可加工成各種形態(tài)、規(guī)格的鋁合金材，主要用于制造航空器材、建筑用門窗等。形變鋁合金又分為不可熱處理強(qiáng)化型鋁合金和可熱處理強(qiáng)化型鋁合金。不可熱處理強(qiáng)化型不能通過熱處理來提高機(jī)械性能，只能通過冷加工變形來實現(xiàn)強(qiáng)化，它主要包括高純鋁、工業(yè)高純鋁、工業(yè)純鋁以及防銹鋁等。鋁合金重量

26、輕（質(zhì)量密度僅為鋼的 1/3） 、防腐燭性能好、對光的反射率達(dá)以上 80%、對熱的反射率也很高。5 系列鋁合金又可以稱為鋁鎂合金，主要特點(diǎn)為密度低，在不可熱處理合金中強(qiáng)度、耐腐蝕性良好，抗拉強(qiáng)度高，延伸率高，疲勞強(qiáng)度好，是應(yīng)用最廣的一種防銹鋁，塑性高，冷加工性較好，具有良好的成型加工性能。5454-H32 鋁合金屬于鋁鎂系變形鋁合金。有時在塑性加工過程中易出現(xiàn)應(yīng)力集中引發(fā)的局部斷裂。取樣后，通過室溫拉伸試驗，對 5454-H32 鋁合金斷口宏觀、微觀形貌進(jìn)行分析，了解生產(chǎn)壓型板的冷軋板材 5454-H32 的力學(xué)性能，判斷斷裂形式以及引起加工性能較差的原因，進(jìn)而對生產(chǎn)實際起到指導(dǎo)性的參考作用。

27、表 2.1 為板材廠商給出的化學(xué)成分表。表表 2.12.1 5454-H325454-H32 鋁合金的化學(xué)成分鋁合金的化學(xué)成分合金Si,ZnCuMgMnTiCrFeAl5454-H320.250.102.4-3.00.5-1.00.200.05-0.20-0.4余量2.2.1 鋁合金板單向拉伸性能試驗鋁合金板單向拉伸性能試驗按照 GB/T2282002 金屬材料室溫拉伸標(biāo)準(zhǔn)制樣如圖 2.5 所示，分別沿軋制方向（0）和垂直于軋制方向（90）取樣。拉伸前對用砂紙磨光試樣表面，防止拉伸時試樣在表面缺陷引起的應(yīng)力集中處。環(huán)境溫度 235，拉伸速度 3mm/min。圖圖 2.52.5 單向拉伸性能實驗

28、式樣尺寸單向拉伸性能實驗式樣尺寸圖 2.6 為試驗得出的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線。曲線呈現(xiàn)出面心立方金屬具有的連續(xù)屈非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析15服形式。在應(yīng)變很小時仍有彈性區(qū)，接著出現(xiàn)類似拋物線的曲線，相應(yīng)于均勻塑性變形過程。拉伸曲線無明顯屈服點(diǎn)，在產(chǎn)生不可逆變形之后，曲線繼續(xù)上升直到最高應(yīng)力水平，此階段為應(yīng)變硬化階段，表明材料對進(jìn)一步的塑性變形有抵抗力。由于面心立方金屬低溫高應(yīng)變速率下拉伸，形變方式主要為孿生。萌生孿生需要較大應(yīng)力，隨后的長大應(yīng)力較小，使得材料內(nèi)部變形不均勻，故在拋物線型曲線上存在系列鋸齒狀線疊加。經(jīng)計算得出 5454-H32 鋁合金力學(xué)性能參數(shù)如表 2.2 所示，兩個方向

29、的屈服強(qiáng)度以及抗拉強(qiáng)度無太大差別，板材無明顯的各向異性。a）與軋制方向成 0拉伸試樣 b）與軋制方向成 90拉伸試樣圖圖 2.62.6 拉伸應(yīng)力拉伸應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線表表 2.22.2 5454-H325454-H32 鋁合金力學(xué)性能參數(shù)鋁合金力學(xué)性能參數(shù)試樣試樣Fs（KN）(Map)SFb(KN)(Map)b%06.747171.415.971405.820.457.89456.801175.615.89644.321.328.65907.033178.615.490393.322.009.982.2.2 彎曲試驗彎曲試驗彎曲試驗是測定材料承受彎曲載荷時的力學(xué)特性的試驗，是材料機(jī)械性

30、能試驗的基本方法之一。彎曲試驗主要用于測定脆性和低塑性材料(如鑄鐵、高碳鋼、工具鋼等)的抗彎強(qiáng)度并能反映塑性指標(biāo)的撓度。彎曲試驗還可用來檢查材料的表面質(zhì)量。彎曲試驗在萬能材料機(jī)上進(jìn)行，有三點(diǎn)彎曲和四點(diǎn)彎曲兩種加載荷方式。試樣的截面有圓形和矩形，試驗時的跨距一般為直徑的 10 倍。對于脆性材料彎曲試驗一般只產(chǎn)生少量的塑性變形即可破壞，而對于塑性材料則不能測出彎曲斷裂強(qiáng)度，但可檢驗其延展性和均勻性展性和均勻性。塑性材料的彎曲試驗稱為冷彎試驗。試驗時將試樣加載，使其彎曲到一0.000.050.100.150.200.250.300.350.400100200300400a)應(yīng)力(MPa)應(yīng)變0.00

31、0.050.100.150.200.250.300.350.400100200300400b)應(yīng)力(MPa)應(yīng)變非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析16定程度，觀察試樣表面有無裂縫。金屬薄板成形性能試驗方法：彎曲試驗 GB/T 15825.5-1995。彎曲試驗所測量的是最小彎曲半徑和最小相對彎曲半徑。試驗原理：本試驗用一系列的凸模將長方試樣毛坯完成具有 90彎曲的試樣。以便在彎曲區(qū)找出（20 倍工具顯微鏡檢查時）未發(fā)現(xiàn)裂紋或顯著凹陷的最小相對彎曲半徑值。5454-H32 壓型板的最小彎曲半徑如表 2.3 所示。表表 2.32.3 5454-H325454-H32 鋁合金板的最小彎曲半徑鋁合金板

32、的最小彎曲半徑牌號厚度(mm)彎曲半徑5454-H321.51.0t2.2.3 拉伸斷口分析拉伸斷口分析斷口宏觀形貌呈暗灰色，表面較光滑帶較弱的金屬光澤，形貌為纖維狀，無放射花樣和弧形跡線。斷裂方向與最大正應(yīng)力交角 45，屬于典型剪切型韌斷。在掃描電鏡下，可以觀察到斷口具有典型的微孔聚合型斷裂形貌，如圖 2.7 所示。其特征是一個個韌窩(即凹坑)，韌窩是微孔長大的結(jié)果，韌窩內(nèi)大多包含著一個夾雜物或第二相，這說明微孔多萌生于夾雜物或第二相與基體的界面上。此外由于基體加工硬化能力較強(qiáng)，韌窩大而淺。當(dāng)試樣拉伸開始出現(xiàn)頸縮后產(chǎn)生三向拉應(yīng)力，最大軸向拉應(yīng)力位于試樣中心，在此拉應(yīng)力作用下，試樣開始產(chǎn)生微孔

33、，繼而長大和聚合，形成一中心裂紋，這中心裂紋沿著垂直于拉力軸的方向伸展，最終到試樣邊緣以大約和軸向成45 度平面剪切斷開。非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析17圖圖 2.72.7 5454-H325454-H32 鋁合金板微觀形貌鋁合金板微觀形貌 SEMSEM 圖圖5454-H32 鋁合金斷口韌窩大都包含第二相，而且數(shù)量較多。應(yīng)用 EDS 進(jìn)行點(diǎn)譜分析，斷口形貌結(jié)果如圖 2.8 所示和元素重量百分比表 2.4、表 2.5 所示。Fe 元素作為鋁合金中的雜質(zhì)，含量過大時，會生成金屬化合物，形成硬點(diǎn)，依據(jù)元素含量比，可知材料中含大量 Al6(FeMn)多元硬脆相，這可能成為擠壓、深沖和變薄拉深、翻

34、邊等加工過程中破裂的源頭，并顯著影響材料的加工硬化。(a) (b)圖圖 2.82.8 5454-H325454-H32 鋁合金板點(diǎn)譜分析斷口形貌鋁合金板點(diǎn)譜分析斷口形貌表表 2.42.4 圖圖 2.8(a)2.8(a) 元素重量百分比元素重量百分比 表表 2.52.5 圖圖 2.8(a)2.8(a) 元素重量百分比元素重量百分比此外，在 5454-H32 斷口還觀察到少許碎狀富 Si 硬點(diǎn)以及雜質(zhì)物，如圖 2.9 所示，它們在加工過程中一般也易破碎。綜上，根據(jù)此部分實驗，產(chǎn)生 5454-H32 鋁合金加工裂紋的原因可能是材料內(nèi)大量Al6(FeMn)等脆性相的存在，這些富鐵相在軋制等加工過程中易

35、破碎，降低其塑性加工能力。從加工技術(shù)方面可以考慮預(yù)退火處理、減慢加工速率等降低加工硬化和提高塑性的方法。對成型的 5454-H32 壓型板原料進(jìn)行微觀組織觀察，結(jié)果如圖 2.10 所示。由微觀譜圖MgAlSiCrMnFe168.063.351.3611.1016.13267.992.541.2511.6816.5433.1079.472.257.088.10譜圖MgAlSiCrMnFe168.872.971.2511.5415.3625.2494.76非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析18組織可以看出， 5454-H32 的微觀組織有個別晶粒比較粗大，總體分布較為均勻。圖圖 2.92.9 54

36、54-H325454-H32 鋁合金板中富鋁合金板中富 SiSi 相及雜質(zhì)相及雜質(zhì)a)TDa)TD 面微觀組織（面微觀組織（200200） b)TDb)TD 面微觀組織（面微觀組織（500500）c) RD 斷面微觀組織（斷面微觀組織（200） d) RD 面微觀組織（面微觀組織（500）圖圖 2.102.10 5454-H325454-H32 鋁合金板微觀組織鋁合金板微觀組織2.3 5454-H32 鋁合金板成型難點(diǎn)分析鋁合金板成型難點(diǎn)分析在上述 5454-H32 鋁合金板的拉伸試驗可以看出，5454-H32 鋁合金的屈服強(qiáng)度較非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析19低，因此其冷加工成型性能較

37、好，而從拉伸斷口的分析中可以看出，材料中含大量Al6(FeMn)多元硬脆相，這可能成為擠壓、深沖和變薄拉深、翻邊等加工過程中破裂的源頭，并顯著影響材料的加工硬化。綜上，產(chǎn)生 5454-H32 鋁合金加工裂紋的原因可能是材料內(nèi)大量 Al6(FeMn)等脆性相的存在，這些富鐵相在軋制等加工過程中易破碎，降低其塑性加工能力。從加工技術(shù)方面可以考慮預(yù)退火處理、減慢加工速率等降低加工硬化和提高塑性的方法。綜上所述， 5454-H32 壓型板的冷加工性能和抗腐蝕性能較好，5454-H32 鋁合金壓型板具有輕質(zhì)、美觀、耐用、施工靈活、快速等特點(diǎn)。隨著鋁合金壓型板需求量的增多，對于壓型板的外觀、尺寸和性能都提

38、出了更高的要求。非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析203輥彎過程板材典型節(jié)點(diǎn)應(yīng)力及位移分析輥彎過程板材典型節(jié)點(diǎn)應(yīng)力及位移分析 寬度方向的橫向變形主要由彈塑性彎曲引起，反映在彎曲角部位，其變形量較大，且塑性變形成分大；而在直線段部分，其變形較小，彈性變形成分大，彈性橫向變形的存在是引起彎曲部分角部回彈的原因。附加變形中的縱向變形，一般為彈性變形，在成型底線固定的情況下，特別是其邊緣縱向變形為大，且為伸長變形，而愈趨向板材中心，變形愈小，且轉(zhuǎn)換為壓縮變形，精確模擬其成型過程是比較困難的。 利用 ANSYS 軟件對進(jìn)行了非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型大變形模擬，揭示了板材在成型過程中金屬的變形規(guī)律，

39、為生產(chǎn)與設(shè)計提供了直接理論依據(jù)。3.1 分析模型的建立分析模型的建立非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型模型建立在 ANSYS 的 LS-DYNA 模塊中，由于其變形過程比較復(fù)雜，影響因素比較多，它是上彎輥、板材以及下彎輥三者共同作用的結(jié)果，板材在上彎輥和下彎輥的作用下形成預(yù)期產(chǎn)品形狀。為了能夠建立描述其成形過程的有限元模型，有必要對模型進(jìn)行一部分合理的簡化。由于本課題中彎輥成形道次為 42 道，數(shù)目較多，模擬時只是選取其中的 5 個道次進(jìn)行模擬，道次選取分別為第 1 道次、第 11 道次、第 21 道次、第 31 道次、第 41 道次?？紤]到輥彎成型的成型特點(diǎn)以及計算機(jī)的計算能力，將 5 個道次的

40、成型過程分別建立模型，而把前一道次的分析結(jié)果作為初始條件導(dǎo)入到后一個道次模型中。成型輥定義成剛性體，金屬板材定義成變形體。剛性成型輥接觸體是由描述剛體的三維實體組成。成型輥定義成剛性接觸體可以大大減少顯示分析的時間，這是由于剛性體內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的自由度都藕合到剛性體的質(zhì)量中心上去。因此，不論剛性體定義了多少節(jié)點(diǎn)，剛性體僅有六個自由度。每個剛性體的質(zhì)量、質(zhì)心和慣性由剛性體體積和單元密度計算得到。作用在剛性體上的力和力矩由每個時間步的節(jié)點(diǎn)力和力矩合成，然后計算剛體的運(yùn)動，再轉(zhuǎn)換到節(jié)點(diǎn)位移。建模時使用的單元類型是 SOLID164，SOLID164 單元是用于三維的顯示結(jié)構(gòu)實體的單元，有 8 節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。

41、默認(rèn)情況下，SOLID164 實體單元是用一點(diǎn)的積分加上粘性沙漏控制來加快單元的方程式。如圖 3.1 所示，非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析21 圖圖 3.13.1 實體單元加載實體單元加載定義材料模型時，選取的是雙線性隨動材料模型（BKIN） ，定義板材材料屬性以及兩彎輥材料屬性，根據(jù)單軸拉伸實驗測得的材料的密度為 2700kg/，彈性模量 E 為3m69000MPa，泊松比為 0.31，屈服強(qiáng)度為 6850MPa，剪切模量為 27000MPa 等等，將其數(shù)值依次輸入圖 3.2 中。兩彎輥定義為剛體，其參數(shù)依次為密度、彈性模量以及泊松比，根據(jù)在 UG 建立三維模型，約束其自由度，在本次模擬

42、中僅有繞 y 向的轉(zhuǎn)動。如圖 3.3所示。 圖圖 3.23.2 材料參數(shù)輸入材料參數(shù)輸入 圖圖 3.33.3 泊松比輸入泊松比輸入劃分網(wǎng)格時，設(shè)置網(wǎng)格單元尺寸為 10mm，采用的是 SWEEP 方式進(jìn)行網(wǎng)格劃分。兩彎輥的網(wǎng)格單元尺寸也是 10mm，采用的是 FREE 方式進(jìn)行網(wǎng)格劃分。圖 3.4-3.8 分別是第 1 道次、第 11 道次，第 21 道次，第 31 道次、第 41 道次的網(wǎng)格劃分的單元圖。非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析22 圖圖 3.43.4 第第 1 1 道次道次 圖圖 3.53.5 第第 1111 道次道次 圖圖 3.63.6 第第 2121 道次道次 圖圖 3.73.

43、7 第第 3131 道次道次圖圖 3.83.8 第第 4141 道次道次3.2 接觸處理接觸處理對變形體金屬板而言，被第一道次咬入后，它是靠摩擦力向前運(yùn)動。實際成型時金屬板可認(rèn)為無限長，但在各個道次有限元建模時僅取了 100mm 長的板材來分析。LS-DYNA 程序中，沒有接觸單元，只要定義可能接觸的接觸表面，它們之間的接觸類型，以及與接觸有關(guān)的一些參數(shù)，在程序計算過程中就能保證接觸界面之間不發(fā)生穿透，并在接觸界面相對運(yùn)動時考慮摩擦力的作用。實際成型過程中，金屬板先后與各個道次的上下成型輥發(fā)生接觸，而成型輥之間不發(fā)生接觸。定義變形體金屬板表面為接觸表面(Contact Surface)，而剛性

44、體成型輥表面非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析23定義為目標(biāo)表面(Target Surface)。在 LS-DYNA 程序中共有三種基本接觸類型:單面接觸(Single Surface)、節(jié)點(diǎn)-表面接觸(Node to face)、表面-表面接觸(Surface to Surface)，這里采用了表面-表面接觸（Automatic surface to surf） 。摩擦系數(shù)采用冷彎型鋼中經(jīng)驗動摩擦系數(shù)（FD：Dynamic friction coefficient） ，取靜摩擦系數(shù)為 0.3，動摩擦系數(shù)為0.2。3.3 載荷及初始條件處理載荷及初始條件處理在板材與上下彎輥的接觸中，板材的力和

45、位移往往是通過與上下彎輥相接觸的剛性體的運(yùn)動產(chǎn)生的。而所有成型輥的轉(zhuǎn)動都是由電動機(jī)通過鏈傳動來驅(qū)動的，可定義上下彎輥以恒定的角速度繞中心軸線旋轉(zhuǎn)，而板材以等于成型輥基本成型輥徑線速度的初始速度向輥縫運(yùn)動，直至進(jìn)入輥縫后，靠成型輥與板間的摩擦力帶動板運(yùn)動，完成輥彎過程，這與實際情況是相符的。因為實際輥彎時，板材首先進(jìn)入引料輥使其產(chǎn)生一定的初始速度，進(jìn)入第一道次后在摩擦力的作用下繼續(xù)向前運(yùn)動。因此數(shù)值模擬真實的反映了實際運(yùn)動情況。首先約束兩彎輥的軸向轉(zhuǎn)動，因為在建模時是用 UG 軟件建立模型，其上彎輥的中心軸是 Y 軸方向，板材的速度方向為 X 軸方向。在 LS-dyna 軟件中約束上下彎輥所有節(jié)

46、點(diǎn)的 Y 向位移，彎輥的 6 個自由度（）除了繞 Y 軸旋轉(zhuǎn)的RotzRoty,Rotx,uxzyuu自由度不加約束外（即） ，其他的自由度全部約束為 0。由于板材進(jìn)入上下彎輥的Roty孔型時，板材的中間的節(jié)點(diǎn)限制其 Y 向移動，其中在進(jìn)入彎輥時的兩個接觸面定義其X、Y 向位移約束。定義板材的運(yùn)動速度，由于模型中板材的方向是 X 軸負(fù)方向，所以板材的初始速度定義為-200mm/s，由此可知上、下彎輥的角速度為：sradrv/35120200式中，r 為上、下彎輥的基本成型輥半徑。上、下彎輥載荷分別是繞 Y 軸旋轉(zhuǎn)的角速度，在 LS-dyna 施加載荷是通過矩陣形式加載的，由于這 5 個道次的基

47、本成型輥半徑均是 120mm，所以上輥的載荷矩陣為，下輥的載荷矩陣為。3/53/53/53/5非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析243.4 仿真結(jié)果分析仿真結(jié)果分析以下為板材在不同道次輥壓變形是的位移場、等效應(yīng)力以及等效應(yīng)變的分布圖。3.4.1 各道次位移場分析各道次位移場分析圖 3.9-3.13 分別是第 1 道次、第 11 道次、第 21 道次、第 31 道次、第 41 道次的位移場。如下圖所示， 圖圖 3.103.10 板材第板材第 1111 道次位移場道次位移場 圖圖 3.113.11 第第 2121 道次位移場道次位移場 圖圖 3.123.12 第第 3131 道次位移場圖道次位移場

48、圖 3.133.13 第第 4141 道次位移圖道次位移圖圖 3.9-3.13 中可以直觀看出位移場，從第 1 道次、第 11 道次、第 21 道次、第 31道次、第 41 道次，板材在上下彎輥的作用下隨著道次的增加，變形程度不斷加劇，在板材的邊緣出現(xiàn)褶皺以及翹曲等缺陷問題。3.4.2 各道次等效應(yīng)變分析各道次等效應(yīng)變分析圖 3.14-3.18 所示，第 1 道次、第 11 道次、第 21 道次、第 31 道次和第 41 道次等效應(yīng)變的分布情況，顏色條代表等效應(yīng)變值。由分布圖可以看出，在五個道次中，等效應(yīng)變在板材的角部變化比較劇烈，最大值一般發(fā)生在板材初次進(jìn)入軋輥。非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成

49、型分析25 圖圖 3.153.15 第第 1111 道次等效應(yīng)變道次等效應(yīng)變 圖圖 3.163.16 第第 2121 道次等效應(yīng)變道次等效應(yīng)變 圖圖 3.173.17 第第 3131 道次等效應(yīng)變道次等效應(yīng)變 圖圖 3.183.18 第第 4141 道次等效應(yīng)變道次等效應(yīng)變3.4.3 各道次等效應(yīng)力分析各道次等效應(yīng)力分析圖 3.19-3.23 中為第 1 道次、第 11 道次、第 21 道次、第 31 道次和第 41 道次等效應(yīng)力的分布情況。顏色條代表等效應(yīng)力值。由分布圖可以看出，在五個道次中，等效應(yīng)力的分布比等效應(yīng)變的分布復(fù)雜得多，其最大值也是分布在板材初步進(jìn)入軋輥，并且在板材的折彎處會出現(xiàn)

50、較大的應(yīng)力分布，隨著道次的增加其應(yīng)力增大，并且在板材的邊緣出現(xiàn)翹曲程度變大。非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析26 圖圖 3.193.19 第第 1 1 道次等效應(yīng)變道次等效應(yīng)變 圖圖 3.203.20 第第 1111 道次等效應(yīng)力道次等效應(yīng)力 圖圖 3.213.21 第第 2121 道次等效應(yīng)力道次等效應(yīng)力 圖圖 3.223.22 第第 3131 道次等效應(yīng)力道次等效應(yīng)力圖圖 3.233.23 第第 4141 道次等效應(yīng)力道次等效應(yīng)力3.4.4 各道次橫向、縱向應(yīng)變及應(yīng)力分析各道次橫向、縱向應(yīng)變及應(yīng)力分析3.4.4.1 各道次橫向、縱向應(yīng)變分布情況各道次橫向、縱向應(yīng)變分布情況圖 3.24-3

51、.28 是第 1 道次、第 11 道次、第 21 道次、第 31 道次、第 41 道次的橫向、縱向應(yīng)變分布情況。非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析27 3.243.24 第第 1 1 道次不同時刻橫向應(yīng)道次不同時刻橫向應(yīng) 3.253.25 第第 1111 道次不同時刻橫向應(yīng)變道次不同時刻橫向應(yīng)變非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析28 圖圖 3.263.26 第第 2121 道次不同時刻橫向應(yīng)變道次不同時刻橫向應(yīng)變 圖圖 3.273.27 第第 3131 道次不同時刻橫向應(yīng)變道次不同時刻橫向應(yīng)變非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析29 圖圖 3.283.28 第第 4141 道次不同時刻橫向應(yīng)變道

52、次不同時刻橫向應(yīng)變 圖圖 3.293.29 第第 1 1 道次不同時刻縱向應(yīng)變道次不同時刻縱向應(yīng)變非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析30 圖圖 3.303.30 第第 1111 道次不同時刻縱向應(yīng)變道次不同時刻縱向應(yīng)變 圖圖 3.313.31 第第 2121 道次不同時刻縱向應(yīng)變道次不同時刻縱向應(yīng)變非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析31 圖圖 3.323.32 第第 3131 道次不同時刻縱向應(yīng)變道次不同時刻縱向應(yīng)變 圖圖 3.333.33 第第 4141 道次不同時刻縱向應(yīng)變道次不同時刻縱向應(yīng)變板材在成形過程中，橫向應(yīng)變的最大值分布在板材進(jìn)入軋輥，腹板部位壓應(yīng)變較小，變化平緩；對于縱向應(yīng)變，

53、應(yīng)變的最大值分布在折彎處，腹板部位應(yīng)變較小，變化平緩。非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析323.4.4.2 各道次橫向、縱向應(yīng)力分布情況各道次橫向、縱向應(yīng)力分布情況 圖圖 3.343.34 第第 1 1 道次不同時刻橫向應(yīng)力道次不同時刻橫向應(yīng)力 圖圖 3.353.35 第第 1111 道次不同時刻橫向應(yīng)力道次不同時刻橫向應(yīng)力非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析33 圖圖 3.363.36 第第 2121 道次不同時刻橫向應(yīng)力道次不同時刻橫向應(yīng)力 圖圖 3.373.37 第第 3131 道次不同時刻橫向應(yīng)力道次不同時刻橫向應(yīng)力非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析34 圖圖 3.383.38 第第 4

54、141 道次不同時刻橫向應(yīng)力道次不同時刻橫向應(yīng)力 圖圖 3.393.39 第第 1 1 道次不同時刻縱向應(yīng)力道次不同時刻縱向應(yīng)力非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析35 圖圖 3.403.40 第第 1111 道次不同時刻縱向應(yīng)力道次不同時刻縱向應(yīng)力 圖圖 3.413.41 第第 2121 道次不同時刻縱向應(yīng)力道次不同時刻縱向應(yīng)力非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析36 圖圖 3.423.42 第第 3131 道次不同時刻縱向應(yīng)力道次不同時刻縱向應(yīng)力 圖圖 3.433.43 第第 4141 道次不同時刻縱向應(yīng)力道次不同時刻縱向應(yīng)力圖 3.24-3.33 板材輥彎成型橫向應(yīng)力的不同道次、不同時刻分布

55、圖；圖 3.34-3.43板材輥彎成型縱向應(yīng)力的不同道次、不同時刻分布圖，從圖中看出，板材成型的應(yīng)力分非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析37布規(guī)律與應(yīng)變規(guī)律基本類似，但是要比應(yīng)變規(guī)律更為復(fù)雜。對于橫向應(yīng)力分布第 1 道次至第 41 道次，同道次不同時刻的應(yīng)力的最大值逐漸增大，且應(yīng)力的最大值分布在板材的的角部；對于縱向應(yīng)力分布，與橫向應(yīng)力相比腹板變化比較平穩(wěn)，應(yīng)力最大值分布在板材的角部和腿部，表明變形比較劇烈。3.4.5 各道次關(guān)鍵點(diǎn)位移、等效應(yīng)力、等效應(yīng)變時間歷程曲線分析各道次關(guān)鍵點(diǎn)位移、等效應(yīng)力、等效應(yīng)變時間歷程曲線分析3.4.5.1 各道次節(jié)點(diǎn)等效應(yīng)力時間歷程曲線分析各道次節(jié)點(diǎn)等效應(yīng)力時間

56、歷程曲線分析 圖圖 3.443.44 第第 1 1 道次等效應(yīng)力時間道次等效應(yīng)力時間 圖圖 3.453.45 第第 1 1 道次等效應(yīng)力時間道次等效應(yīng)力時間 歷程曲線（歷程曲線（1 1） 歷程曲線（歷程曲線（2 2） 圖圖 3.463.46 第第 1111 道次等效應(yīng)力時間道次等效應(yīng)力時間 圖圖 3.473.47 第第 1111 道次等效應(yīng)力時間道次等效應(yīng)力時間 歷程曲線（歷程曲線（1 1） 歷程曲線（歷程曲線（2 2） 圖圖 3.483.48 第第 2121 道次等效應(yīng)力時間道次等效應(yīng)力時間 圖圖 3.493.49 第第 2121 道次等效應(yīng)力時間道次等效應(yīng)力時間非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成

57、型分析38 歷程曲線（歷程曲線（1 1） 歷程曲線（歷程曲線（2 2） 圖圖 3.503.50 第第 3131 道次等效應(yīng)力時間道次等效應(yīng)力時間 圖圖 3.513.51 第第 3131 道次等效應(yīng)力時間道次等效應(yīng)力時間 歷程曲線歷程曲線(1)(1) 歷程曲線（歷程曲線（2 2） 圖圖 3.523.52 第第 4141 道次等效應(yīng)力時間道次等效應(yīng)力時間 圖圖 3.533.53 第第 4141 道次等效應(yīng)力時間道次等效應(yīng)力時間 歷程曲線（歷程曲線（1 1） 歷程曲線（歷程曲線（2 2）圖 3.44-3.53 圖是各個道次各個節(jié)點(diǎn)上等效應(yīng)力時間歷程曲線，由圖上曲線可以看出，各個道次在一開始接觸軋輥時

58、的等效應(yīng)力為零，大約接近 0.01 秒時開始有等效應(yīng)力出現(xiàn)，隨著時間的推移，等效應(yīng)力逐漸增大，后減小又增大，說明等效應(yīng)力隨著時間的不同變化比較大。3.4.5.2 各道次節(jié)點(diǎn)等效應(yīng)變時間歷程曲線分析各道次節(jié)點(diǎn)等效應(yīng)變時間歷程曲線分析 非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析39 圖圖 3.543.54 第第 1 1 道次等效應(yīng)變時間道次等效應(yīng)變時間 圖圖 3.553.55 第第 1 1 道次等效應(yīng)變時間道次等效應(yīng)變時間 歷程曲線（歷程曲線（1 1） 歷程曲線（歷程曲線（2 2） 圖圖 3.563.56 第第 1111 道次等效應(yīng)變時間道次等效應(yīng)變時間 圖圖 3.573.57 第第 1111 道次等效應(yīng)

59、變時間道次等效應(yīng)變時間 歷程曲線（歷程曲線（1 1） 歷程曲線（歷程曲線（2 2） 圖圖 3.583.58 第第 2121 道次等效應(yīng)變時間道次等效應(yīng)變時間 圖圖 3.593.59 第第 2121 道次等效應(yīng)變時間道次等效應(yīng)變時間 歷程曲線（歷程曲線（1 1） 歷程曲線（歷程曲線（2 2） 圖圖 3.603.60 第第 3131 道次等效應(yīng)變時間道次等效應(yīng)變時間 圖圖 3.613.61 第第 3131 道次等效應(yīng)變時間道次等效應(yīng)變時間 歷程曲線（歷程曲線（1 1） 歷程曲線（歷程曲線（2 2）非能動空氣導(dǎo)流板瓦型板輥壓成型分析40 圖圖 3.623.62 第第 4141 道次等效應(yīng)變時間道次等

60、效應(yīng)變時間 圖圖 3.633.63 第第 4141 道次等效應(yīng)變時間道次等效應(yīng)變時間 歷程曲線（歷程曲線（1 1） 歷程曲線（歷程曲線（2 2）圖 3.54-3.63 顯示的是板材輥彎成型過程各道次節(jié)點(diǎn)等效應(yīng)變時間歷程曲線，從圖上可以看出，在時間 1.5 秒以內(nèi)，等效應(yīng)變隨著時間逐漸增大，最后形成相對穩(wěn)定的數(shù)值。3.4.6 各道次成型輥軋制力分析各道次成型輥軋制力分析 以下為各道次上成型輥 Z 方向軋制力變化曲線圖圖圖 3.643.64 第第 1 1 道次道次 Z Z 方向軋制力變化曲線圖方向軋制力變化曲線圖 圖圖 3.653.65 第第 1111 道次道次 Z Z 方向軋制力變化曲線圖方向軋