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Abaqus体积成型:铁轨热轧

3年前浏览3359
热轧过程中,金属被加热并通过一组或多组滚筒成型出所需的横截面。此工艺过程如图用于在铁轨的制造。 

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图1: 铁路轨道示例
可能需要20 多道滚动操作才能获取最终所需形状,将使用实体单元模拟此工艺过程的一部分工序。 

几何
分析中待形成的金属和刚体滚筒,如图 2 所示。
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图2: 几何模型
基于对称性建模,仅创建一个滚筒和一半的金属铁轨毛坯,如图3所示包括网格。其中,滚筒被设置为解析刚性,不需要网格。
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图3: 部分金属毛坯(左)和刚性滚筒(右)
材料属性
刚性滚筒不需要材料属性。由于在加工过程中金属永久变形至关重要,使用弹塑性材料本构。 
模型设置
如图4所示。应用对称条件;设置滚筒旋转速度;使用Abaqus/Explicit分析步,时间为0.6 s;设置金属毛坯的速度为10m/s,以推动其向前进给。选择这种速度和分析步时间,使动能与模型中的内能相比较小,分析效果为准静态。此外,接触对设置摩擦系数为 0.3。
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图4: 边界条件 
分析结果
在分析过程中,如图5金属被卷成新的形状。
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图5:成型过程中的轨道
如图6,分析结束,与起始形状相比,有了明显成型。
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图6: 与初始形状(灰色)相比,成型形状(绿色)
 
如图7,应力集中在角落。
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图7: 分析结束时的应力分布(Pa)
讨论
当前模型不包括热效应,如进行完全耦合的热力-机械分析,包括滚筒和金属之间的热交换,以及与环境有关对流和辐射,以及这如何影响过程中的材料特性和热膨胀,将使事情变得更加复杂,需要额外的材料数据。
在本分析中,一些单元的扭曲较多,此对于金属体积成型的分析很常见,ALE自适应网格有助于此类分析中保持合理的网格。
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图8: 变形形状、扭曲单元
题外话
Abaqus提供工具,能够模拟热形成过程中,所需的复杂性和大变形。

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首次发布时间:2021-02-20
最近编辑:3年前
江丙云
博士 | 仿真专家 C9博士,5本CAE专著
获赞 714粉丝 5280文章 237课程 17
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未登录
1条评论
仿真秀0710100803
签名征集中
3年前
nice!作者大大有空能再续写一个加温度的吗!
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