高强钢轮辋强旋-滚形过程的有限元模拟

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sww0310818
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在能源和材料紧张的大环境下,21世纪汽车发展的一个重要趋势就是轻量化。目前,汽车轻量化有两种途径:一是采用轻量化材料;二是优化、更改汽车结构,缩小零部件尺寸,最大限度地降低零部件的质量。研究高强钢强旋-滚形轮辋可以降低车轮重量,是实现汽车轻量化的重要途径,开展该方向的研究具有重要的理论意义和应用前景。  本文采用有限元数值模拟的方法研究了高强钢轮辋强旋-滚形的过程。使用ABAQUS/Explicit对强旋过程进行模拟,有效地处理了旋轮加载和边界约束等问题,建立了符合实际工况的轮辋强旋三维有限元模型。确定了从轮辋内侧和外侧起旋的两种成形方案,比较了两种方案对隆起缺陷的影响,发现从外侧起旋能很好的抑制隆起缺陷;获得了不同旋压阶段、不同区域的应力应变状态和变形流动规律。研究了不同工艺参数对旋压成形质量的影响规律,并对轮辋强旋工艺进行了优化。结果表明:摩擦系数越小强旋后表面质量越好;发现前锥角越小,隆起越小;通过轮辋强旋过程的有限元模拟,掌握了轮辋强旋成形规律,为制定合理的轮辋强旋工艺打下了良好的基础。  对轮辋三次滚形过程进行了有限元模拟。分别建立了符合实际工况的轮辋一次、二次、三次滚形有限元模型。获得了一次,二次和三次滚形的应力应变分布和材料流动规律。比较了不同型滚转速和磨擦系数对成形质量的影响规律,并对轮辋强旋工艺进行了优化。结果表明:比较合适的型滚转速是4π/s。型滚转速不能太大,太大会使坯料倾斜,产生废品,并且产生了很大的应力集中区,这样在后续加工中很可能产生开裂,降低速度可以生产出合格的产品,但考虑到成形效率和经济成本的问题,也是不合适的;摩擦系数为0.1时成形质量最好,太大产生应力集中,后续加工会产生开裂;摩擦系数太小,型滚和坯料会产生相对滑动,会出现成形不完全的缺陷。
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