U型材单轴柔性滚弯成形回弹有限元分析

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1、第42卷第1期2010年2月南JournalO京航空fNanjingUniver航天大学学报sityofAeronautics＆AstronauticsU型材单轴柔性滚弯成形回弹有限元分析金霞鲁世红(南京航空航天大学机电学院，南京，210016)V01．42No．1Feb．2010摘要：单轴柔性滚穹是一种新型的型材滚弯技术。介绍了单轴柔性滚弯的工作原理，建立了U型材单轴柔性滚弯三雏有限元模型，成功模拟了U型材成形与回弹过程，仿真结果与实验结果基本吻合。表明有限元仿真可以代替部分复杂实验；利用仿真结果详细分析了型材滚弯曰弹半径的影响因素，给出了滚轮压入量、滚轮

2、直径、橡胶硬度、型材尺寸和型材材料与回弹半径的关系，对实际滚弯工艺参数的选取具有指导意义。关键词：单轴滚弯；U型材；回弹；有限单元法}聚氨脂橡胶中圈分类号：TG386文献标识码：A文章编号：1005—2615(20lO)O卜0117·05SpringbackStudyofU—SectionOne-AxleRotaryShapingwithElasticPadMediumBasedonFiniteElementAnalysisJinXia。L“Shihong(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，Nanjing

3、UniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：One-axlerotaryshapingwithelasticpad(RSEP)isflnovelformingprocessofsection．Theprincipleofone-axleRSEPisdescribedandthethree—dimensionalfiniteelementmethod(FEM)modeloftheU—sectionone-axlebendingisbuilt．Themodelisusedt

4、osimulatethewholeprocessofU-sectionformingandtheresilience．TheFEAresultiscomparedwiththatofthepracticalexperiment．There—suitprovesthattheFEAcanreplacepartofthecomplexexperiments．TheparametersinfluencingtheU—sectionresilienceradiusandtheissueofsectionaldeformationareanalyzedbasedont

5、heFEA．Therelationshipbetweenresilienceradiusandtheparameters，suchasrollerstroke，rollerdiameter，polyurethanehardness，sectiondimension，andsectionmaterialisgiven，thusitprovidesareasonablebasisfordeterminingmanufactureprocessparameters．Keywords：one-axlerotaryshaping；U-section；springbac

6、k；finiteelementmethod；Polyurethane型材零件具有设计轻量化并具有较高强度的特点，广泛应用于航空、汽车行业的骨架零件的制造，如飞机机身、机翼以及进气道的隔框加强缘条，汽车的保险杠、框架车身结构等。原始挤压型材一般要通过弯曲成形得到所需的零件形状，由于飞机和汽车都要求满足较高的气动性能，因而需要弯曲零件具有更高的表面质量和准确度。柔性滚弯技术是利用弹性介质对板料或型材进行滚弯的先进制造技术，该加工技术能使零件获得很好的表面质量和准确度，国内对柔性滚弯技术也进行了系统的实验研究，且已经成功地应用在开缝衬套和导弹舱壳主体圆筒的制造中D

7、-s]。由于影响因素众多，并且板材或型材滚弯卸载过程中，因为材料的弹性回复而产生回弹，因此有效地预测滚弯卸载后的回弹也是柔性滚弯技术的难题。一些研究者从实验和理论方面研究板材柔性滚弯成形[4。6]，建立了基于一些假设条件下的理论公式。随着计算机技术的不断发展，有限元方法更收稿日期：2009—01—15；修订日期：2009—07—31作者简介：金霞，女，副教授。1974年10月生，E—mail：meejxia@nuaa．edu．cn。118南京航空航天大学学报第42卷加广泛地应用于板材成形方面，文献[7—8]对二轴柔性滚弯回弹的实际过程进行了二维静态模拟分析，

8、并得出了影响板材回弹的各个因素，Lee对方管铝材进行