当前位置：文档库 › 复杂截面型材二维拉弯回弹数值模拟研究

复杂截面型材二维拉弯回弹数值模拟研究

第10卷第14期 2010年5月1671 1815(2010)14 3475 05

科学技术与工程

Sc ience T echno l ogy and Eng ineer i ng

V o l

10 N o 14 M ay

2010 2010 Sci T ech Engng

复杂截面型材二维拉弯回弹数值模拟研究

周欢贺尔铭*

王红建王永军1

邱智学2

康齐正

(西北工业大学航空学院,机电学院1,西安710072;宁波信泰机械有限公司2,宁波315800)

摘要基于非线性有限元软件M S C.M arc 对某汽车门框复杂截面型材的二维(2D )拉弯回弹进行了数值模拟研究。首先通过对拉力控制方式下张臂式拉弯机构的运动原理进行分析,提出了一种夹具端边界条件加载方法,该方法克服了拉弯成形过程中夹具轨迹不易确定的难点。然后研究了单元类型、圆角单元尺寸对回弹模拟准确度的影响,并得到了半径回弹量随预拉力变化的规律。模拟结果表明:对于此种复杂截面型材的拉弯回弹模拟,采用实体壳单元模型得到的半径回弹预测值更准确;在一定圆角单元尺寸范围内,随着圆角单元尺寸的减小,回弹模拟准确度提高;半径回弹量随着预拉力的增大而逐渐变小,当预拉力增大到一定值时,预拉力对回弹的影响不明显。关键词复杂截面型材拉弯成形回弹数值模拟中图法分类号 TG 376.53; 文献标志码

2010年3月2日收到

第一作者简介:周欢(1985 ),男,汉族,湖南株洲人,硕士研究生,研究方向:结构有限元分析。E m ai:l z houhuan _china @yahoo https://www.wendangku.net/doc/e56496803.html, 。

通信作者简介:贺尔铭(1964 ),男,汉族,陕西西安人,博导,教授,研

究方向:结构力学有限元分析。E mai:l heer m i ng @nw pu https://www.wendangku.net/doc/e56496803.html, 。

型材在弯矩、扭矩和纵向拉力联合作用下被压入模具的成形过程称之为拉弯成形。拉弯成形精度高、回弹小[1]

,能够制造尺寸大、截面复杂的变曲

率挤压弯曲件,在飞机制造和汽车生产中得到了广

泛的应用。

目前,很多研究者针对简单截面型材进行了拉弯成形有限元数值模拟,得到了与工程实际相符合的规律。但是对于复杂截面型材拉弯成形,由于几何截面的复杂性和非对称性,使得有限元模拟具有很大的挑战性,如易发生较大的扭转变形、出现贴模错误、初始接触错误、计算量过大等[2]

。因此,对

复杂截面型材拉弯成形的有限元数值模拟方法进

行研究有重要现实意义。

夹钳边界问题是型材拉弯有限元数值模拟的技术难点之一

[3]

,因此首先通过对拉力控制方式下

张臂式拉弯机构的运动原理进行分析,基于M SC .M arc 软件,得到了数值模拟过程中夹具端边界条件

的加载方法;然后研究了单元类型、圆角单元尺寸对回弹模拟准确度的影响,并得到了半径回弹量随预拉力变化的规律。

1 张臂式拉弯成形机理分析

图1、图2所示为某通用张臂式拉弯机,主要由工作台、张臂、升降臂、拉伸臂、夹具、模具等组成。工作台为模具的定位面,是拉弯机初始参数校正的基准。张臂可以在与工作台面平行的平面上绕张臂轴旋转。升降臂通过滑板与张臂相连,可使固定于升降臂的拉伸臂产生垂直于工作台面的升降运动。滑板可控制升降臂的位置,以使拉弯机适应不同长度的型材。升降臂与拉伸臂铰接,夹具接头固定于拉伸臂,拉伸臂带动夹具对型材毛料产生轴向拉伸变形和轴向扭转变形。由上述分析可知,此通用张臂式拉弯机主要有如下4个控制参数:张臂轴转角、夹具转角、夹具拉伸量、升降臂位移量。

张臂式拉弯成形过程通常包括三个阶段:预拉、弯曲成形以及补拉阶段。型材拉弯成形过程中拉伸变形量控制主要有拉力控制模式和位移控制模式。很多文献

[3 5]

对位移控制模式下夹具运动轨

迹进行了研究,但是对于拉力控制模式,由于轴向

图1

张臂式拉弯机主视简图

图2 张臂式拉弯机俯视简图

变形量不易估计,故夹具在拉弯成形过程中的位置很难精确给定。针对拉力控制方式下2D 张臂拉弯成形,提出了一种夹具端边界条件加载方法。

2 夹具端边界条件的确定

张臂式拉弯机构运动原理可简化表示为图3所示。o 1为拉弯机左右对称中心,o 2为张臂轴点,o 3为升降臂位置(对于2D 成形,升降臂位置固定),o 4为型材接触包覆模具位置,J

为夹具位置。

图3 2D 张臂式拉弯机构运动原理

在型材拉弯成形过程中,o 3位置轨迹由张臂轴

夹角决定。由此可知,张臂轴夹角与型材接触

包角有对应关系,而型材接触包角可以由模具的特征线得到。夹具位置J 由于受成形时轴向拉力大小控制,在型材包覆切线的方向上移动,其运动轨迹很难精确给定。假设o 2的坐标(x O 2,y O 2),o 4的坐标(x O 4,y O 4),型材毛料长度与拉伸臂初始长度之和为L,张臂长度o 1o 3为l Z ,型材已包覆长度为s( ),则与有如下关系式:

x O 2+l Z cos =x O 4+[L -s( )]cos y O 2+l Z si n =y O 4+[L -s( )]si n

(1)

由式(1)可知,o 3位置与夹具在切向的具体位置无关,由张臂轴夹角唯一确定。因此,将夹具端边界条件加载在o 3位置即可克服成形过程中夹具位置不易确定的难点。利用M SC .M arc 中的LI N KS 约束条件,成功实现了此种夹具端边界条件加载方法。

3 复杂截面型材拉弯有限元模型

某汽车门框型材的横截面形状如图4所示,截图4 型材毛料横截面形状面复杂且不对称,存在层叠。型材毛料长度为1.4m ,横截面各处的圆角半径在2.5mm 左右。模具最小弯曲半径为160mm,弯曲角度为90 ,其形状如图5所示。由于型材拉弯成形具有对称

的特点,只取一半建模,最后建立的拉弯成形有限元模型如图6所示。

图5 模具的有限元模型

3476科学技术与工程10卷

图6 拉弯成形有限元网格模型

型材材料为SPCD 钢。材料特性由标准单拉试验获得,其真实应力应变曲线如图7

所示。

图7 真实应力应变曲线

模拟过程中不考虑材料的各向异性效应,采用V on M ises 屈服准则,随动硬化法则。型材成形和回弹计算都采用静力隐式的方法。拉弯成形夹具端边界条件采用图3方法实现。

4 回弹评价指标描述

型材拉弯半径回弹通常是成形的重要性能指标,因此分别采用型材成形回弹前后曲率半径变化来描述回弹大小。回弹表示如图8所示,其中R 为回弹前半径,R !为

回弹后半径值。

图8 回弹表示

5 数值模拟与试验结果对比分析

近年来,实体壳单元的研究引起了学者的兴趣

[6 9]

。实体壳单元具有以下优势

[7,8]

:不需要计算

转动自由度,易于更新构型;可采用全三维的本构关系;计算厚度方向应力、应变。

图9给出了此复杂截面型材2D 拉弯成形数值模拟中,不同平面网格尺寸划分下,基于M i n dli n 假设的壳单元与具有减缩积分、假设应变技术的实体壳单元之间回弹模拟与试验结果误差的对比。由图9可以看出,具有减缩积分、假设应变技术的实体

壳单元具有较好的回弹模拟精度。

图9 两种单元类型对回弹模拟准确度的影响

对于复杂截面型材拉弯成形,不同圆角网格划分会对成形过程中内部应力、应变分布造成影响。图10给出了半径回弹量误差随圆角单元尺寸变化的关系。通过图10也可以看到,过大的圆角单元尺寸得到的半径回弹量误差较大。圆角单元横纵比一定,且当圆角横截面尺寸与圆角半径之比在

~图10 圆角单元尺寸对回弹准确度的影响

347714期周欢,等:复杂截面型材二维拉弯回弹数值模拟研究

区间之内时,半径回弹量误差随着比值的减小而减小。在圆角单元横截面尺寸不变的情形下,横纵比较小会得到更优的回弹模拟结果。实际模拟中还发现,单元网格越小,造成接触判断增多,收敛性不易保证。

进而建立了采用实体壳单元、圆角单元横截面尺寸与圆角半径之比为3/5、横纵比为1/2的拉弯有限元模型,模拟了不同预拉力下的回弹情况。图11给出了半径回弹量随预拉力变化的规律。结果表明,此复杂截面型材拉弯成形的预拉力规律同简单截面型材拉弯成形预拉力规律基本一致。随着预拉力的增大,回弹先逐渐变小,当预拉力超过20000N 时,

半径回弹量变化不明显。

图11 半径回弹量随预拉力变化曲线

5 结论

基于M SC .M arc 软件进行了拉力控制方式下的复杂截面型材2D 拉弯回弹数值模拟,主要结论如下。

(1) 提出的夹具端边界条件加载方法是可行的,

能够克服拉弯成形过程中夹具轨迹不易确定的难点。

(2) 相对于M indlin 假设壳单元模型,采用实体壳单元模型模拟得到的半径回弹量预测值更准确。

(3) 回弹准确度随着圆角单元尺寸的减小而增高,但圆角单元尺寸过小,容易造成计算不收敛。

(4) 随着预拉力的增大,回弹先逐渐变小,当预拉力增加到一定量值时,回弹变化不明显。

参考文献

1 Pau l sen F ,W el o T .App li cati on of num erical si m u l ati on i n t h e ben

d i ng of al um iniu m alloy p rofiles .Jou rnal of M ateri als Processi ng

T echnology ,1996;58:274 285

2 万敏,洪振军,李卫红,等.大型异型材拉弯成形有限元模拟技术研究.锻压技术,2008;33(5):160 164

3 金朝海,周贤宾,刁可山,等.型材2D 拉弯数值模拟建模技术研究.塑性工程学报,2005;12(1):2

4 28

4 金朝海,周贤宾,谷诤巍,等.基于位移控制的型材2D 张臂式拉弯加载轨迹设计及数控代码生成.塑性工程学报,2009;16(2):66 71

5 李小强,周贤宾,金朝海,等.型材拉弯数值模拟夹钳边界条件的一种等效模型.塑性工程学报,2009;16(1):64 69

6 ParenteM P L,Fontes Valente R A.Sheetm etal f or m i ng si m u l ation

us i ng EAS soli d s hell fi n ite el e m en ts .F i n i te E l e m en ts i n Analys is and D es i gn,2006;42:1137 1149

7 A lves de Sou s a R J ,Y oon J W.On the u s e of a reduced enhanced

s oli d s h ell (RE SS )ele m ent for s h eet f or m i ng s i m u lati ons .In t ernation

al J ournal of P l asti cit y ,2007;23:490 515

8 许江平,柳玉起,杜亭,等.一种新的实体壳单元在板料成形中的应用.塑性工程学报,2009;16(2):48 52

9 李丽明,李大永,彭颖红,等.基于实体壳单元的板壳非线性变形分析.上海交通大学学报,2008;42(11):1908 1911

(下转第3489页)

3478科学技术与工程10卷

6 杨利水.继电保护及自动装置检验与调试.北京:中国电力出版社,2008

7 刘介才.供配电技术.北京:机械工业出版社,2004:203 292

The Study to M ethod w ith Equi p m ent Safety i n M ai ntenance of Co mputer based Substation

WANG Jian feng ,FAN X i u jie ,WANG S i q ian

(Th e Tec hn icalT rai n i ng C enter ofDaqi ng O ilfield ,Daqing 163255,P .R.Ch i na ;D aq i ng O ilfiel d Ch e m ical Co ,s urfactant L t d 1,Daq i ng 163411,P .R .Ch i n a)

[Abstract] W ith the w i d espread adoption of co m puter based protection ,Daq i n g o ilfie l d distri b u ti o n net w ork gradually adopts the m et h od .I n order to ensure the sa fe o f the co m puter based substati o n ,it is often needed to test t h e protection device repeated l y i n the m aintenance .If the operation is directed i m pr operly ,the co m ponents is bound to da m aged and results ne w po tentia l sa fety hazard .The over wear o f breakers is stud i e d ,t h e outpu tw iri n g easy to fall off and ab lation of contactor i n m a i n tenance of co m puter based substation ,and proposed m easures to i m prove the safe ty of m aintenance ,so lved so m e pr oble m s o fm a i n tenance and sa fety o fm a i n tenance .[Keywords] co m puter based substation protecti o n dev ice safety o fm a i n tenance

(上接第3478页)

Nu m erical Si m ulati on Study on Spri ngback i n 2D

Stretch Bendi ng Process for Co mplicated Section Profile

Z HOU H uan,HE E r m ing *

,WANG H ong jian ,WANG Yong j u n 1

,Q I U Zhi xue 2

,KANG Q i zheng

(Northw es t ern Pol ytechn i calU nivers it y S chool of Aeronau tics ,X i an 710072,P.R .Ch i na ;

N i ngbo X i n f a iM ach i n ery L i vn ifed Co m pany ,L i ngbo 315800,P.R .Ch i na)

[Abstract] A stre tch bending num erica l study on one co m plicated car sub fra m e pro file usi n g non li n ear FE M soft w are M SC .M arc is presented.F irstly ,

it s d ifficult to deter m i n e t h e ja w tra j e ctory i n force contr o lled stretch

bend i n g .I n order to so lve this prob le m,a loading m e t h od of boundary conditi o n on the end of the ja w is proposed .Secondly ,the effect o f ele m ent type and fillet e l e m en t size on the spri n gback prediction accurary is i n vesti g ated .Num erical resu lts sho w that so li d she ll e l e m en t is better than shell ele m ent on these proble m s .W h ile the fillet ele m ent size is decreasi n g ,spingback prec ision is i n creasi n g .The effect of pre force on spr i n gback i s a lso investi g a ted .The larger the pre force is ,the s m a ller of t h e spri n gback .W hen pre force ach ieves a certai n va l u e ,its e ffect on spri n gback is not obv i o us .

[Key words] co mp licated secti o n pro file stre tch bending spr i n gback num erical si m u lation

348914期王剑峰,等:微机变电所设备安全检修方法研究

计划生育避孕药具管理试题

芭蕉侗族乡计划生育避孕药具管理试题姓名单位分数一、单选题（60分） 1、短效口服药的主要避孕原理是（） A.抗排卵 B.抗生精 C.抗受精 D.抗着床 2、避孕套的避孕原理是( ) A.抗排卵 B.抗生精 C.抗受精 D.抗着床 3、宫内节育器的避孕原理是( ) A.抗排卵 B.抗生精 C.抗受精 D.抗着床 4、村药具库存量是多少( ) A.15天 B.1个月 C.2个月 D.3个月 5、口服避孕药最佳服药时间（） A．清晨 B．饭前 C．饭后 D．睡前 6、两孩妇女首选的节育措施（） A．宫内节育器 B．结扎 C．皮埋 D．口服避孕药 7、剖宫产后放置宫内节育器的时间（） A．42天 B．半年后 C. 3个月 D．1个月 8、足月分娩后多长时间放置宫内节育器（） A．42天 B．半年后 C．3月内 D．1月 9、在服药前半期出现阴道流血，如何处理（） A．炔雌醇每天每次一片（0.005~0.01mg） B．炔雌醇每天每次一片（0. 05~0. 1mg）C. 米非司酮25mg,早晚各一次 D．米索前列醇600mg一天三次

10、月经不调首选的避孕方法是( ) A．避孕套 B．狄波—普维拉 C．短效口服避孕药 D．IUD 11、已有一孩的妇女首选的避孕方法（） A．宫内节育 B．短效口服避孕药 C．结扎术 D．长效避孕针 12、母体乐铜375节育器的使用期限是（） A．5年 B．10年 C．15年 D．20年 13、宫腔型带铜节育器的使用年限是（） A．5年 B．8年 C．10年 D．15~20年 14．短效口服避孕药如果漏服，应于几小时内补服（） A．12小时 B．24小时 C．48小时 D．72小时 15、外用避孕药避孕，房事后应于几小时后清洗（） A．1小时 B．2小时 C．4小时 D．6小时 16、应于几天内放置宫内节育器用于紧急避孕（） A．一天 B．三天 C．五天 D．一周 17、高血压妇女首选的避孕方法是( ) A．避孕套 B.狄波—普维拉 C.口服避孕药 D．IUD 18、新婚夫妇暂时不想生育的，首选何种避孕措施（） A.短效口服避孕药 B.长效口服避孕药 C.避孕套、栓、膜 D.皮下埋植 19、45岁以上妇女应选用何种避孕措施（） A.短效口服避孕药 B.长效口服避孕药 C.避孕套、栓、膜 D.皮下埋植 20、患有急慢性肝炎、肾炎的妇女如何避孕（） A．避孕药 B．避孕针 C．避孕套 D．宫内节育器

计划生育专业知识(综合练习)题库25-1-8

问题： [单选,A1型题]下列不是复方甲地孕酮避孕针剂的不良反应的是（） A.经期延长 B.月经周期缩短 C.不规则阴道出血 D.视物模糊 E.闭经复方雌孕激素避孕针的不良反应包括经期延长、月经周期缩短、不规则阴道出血和闭经。如发生严重头痛、黄疸和视物模糊应立即停药、及时就诊。

问题： [单选,A1型题]狄波普维拉（DMPA）的成分是（） A.醋酸甲地孕酮 B.醋酸甲羟孕酮 C.戊酸雌二醇+醋酸甲地孕酮 D.戊酸雌二醇+醋酸甲羟孕酮 E.17β雌二醇+醋酸甲羟孕酮醋酸甲羟孕酮商品名狄波普维拉（DMPA），是单纯性孕激素制剂，每支含150mg醋酸甲羟孕酮。

问题： [单选,A1型题]关于狄波普维拉DMPA，下列错误的是（） A.使用DMPA停药后恢复生育力所需的时间较长 B.对子宫内膜异位症有治疗作用 C.使用DMPA者子宫内膜癌的发病率低 D.使用DMPA者卵巢癌的发病率低 E.哺乳者使用DMPA发生闭经应停药，以免影响卵巢功能恢复 DMPA可用于哺乳期妇女、伴有子宫内膜异位症或35岁以上吸烟妇女。主要副反应为不规则阴道出血、经量减少和闭经、体重增加等。停用DMPA后排卵恢复延迟，可能4～10个月，不会增加卵巢癌和子宫内膜癌发生率。 (天津11选5 https://www.wendangku.net/doc/e56496803.html,)

问题： [单选,A1型题]皮下埋植避孕属于的避孕法为（） A.长效注射制剂 B.缓释系统 C.工具避孕 D.短效避孕制剂 E.杀精剂皮下埋植是将一定剂量的合成孕激素放在硅胶囊管中，然后将此管埋藏于皮下，使其缓慢地释放少量的孕激素，从而起到避孕作用，是一种缓释避孕系统。

1`人口和计划生育的'一法三规'是指什么

育龄群众应知应会题库 1、人口和计划生育的“一法三规”是指什么？答：一法：《中华人民共和国人口与计划生育法》。三规：《新疆维吾尔自治区人口与计划生育条例》；《计划生育技术服务管理条例》；《流动人口计划生育工作管理办法》。 2、国家推行的“三项”奖励扶助制度？答：（1）农村部分计划生育家庭奖励扶助制度；（2）西部地区计划生育“少生快富”工程；（3）独生子女死亡伤残家庭扶助制度。 3、农村部分计划生育家庭奖励扶助制度的条件有哪些？答：（1）本人及配偶均为农业户口或界定为农村居民户口；（2）没有违反计划生育法律、法规和政策规定生育；（3）本人或配偶曾经生育，现存一个子女或两个女孩或子女死亡无子女；（4）年满60周岁。 4、农村独生子女死亡伤残家庭扶助对象应具备哪些条件？

答：（1）本人及配偶均为农业户口或界定为农村居民户口；（2）本人及配偶没有违反计划生育法律法规的；（3）本人及配偶终身只生育过一个子女，且子女已死亡、伤残、或患重大疾病，未再生育或收养子女的；（4）本人及配偶年满45周岁至59周岁的。 5、“少生快富”工程项目户应具备哪些条件？答（1）夫妻双方均为农业户口或界定为农村居民的少数民族夫妻；（2）现存两个子女，自愿放弃生育第三个孩子，并采取长效节育措施（结扎、上环、皮埋）；（3）女方年龄在49周岁以内（含49岁）。 6、农村领取“光荣证”家庭子女考取内地新疆高中、新疆疆内初中及疆内高校加分政策对象应具备哪些条件？答：（1）本人及父母均为农业户口或界定为农村居民的；（2）所在家庭规定已领取《光荣证》的；（3）报考区内高校的考生，2007年1月1日以后，由“非农业户口”转为“农业户口”的，不享受加分政策；（4）内地新疆高中办、区内初中班的报名学生户口性质按照自治区内地高中班、区内初中班招生工作规定中“户籍条件”予以界定。 7、奖励扶助发放标准是多少？答：符合奖励扶助条件的人员，按每人每年不低于600元的标准发放奖励扶助金，直至亡故为止。

避孕药具知情选择

1、什么是避孕？避孕就是避免怀孕，属于预防性措施，是一种不妨碍性生活和身体健康，按照夫妇的意愿，采用各种避孕药具来调节生育，以达到在一定时期内阻止受孕的方法。 2、常用短效口服避孕药有哪些？用法如何？目前使用较多的品种有以下几种：复方炔诺酮（口服1号片）、复方醋酸甲地孕酮片（口服2号片），它们的服用方法是从月经来潮的当天算起第五天开始服用，每天一片不能间断直到一板服完，再服下一个周期。复方左炔诺孕酮片（21＋7）服用方法是在月经来潮的第一天，服用标有相同日期的淡黄色药片。如：月经来潮的第一天为星期三，则服用周三日期下的淡黄色药片。并按箭头方向每天服用一片。服完21片淡黄色药片后再服用淡粉色药片。服完所有的淡黄、淡粉色药片（共28片），不管是否还在出血，第二天应开始服用新的一盒复方左炔诺孕酮片标有相应日期的淡黄色药片。如果按上述规定服用，从初次服药的第14天起就有避孕效果了。最好在每天同一时间服用。左炔诺孕酮炔雌醇片（三相片）首次服药从月经来的第3天开始，每晚一片，连续21天。先服黄色片6天，再服白色片5天，最后服棕色片10天。以后每周期均于停药的第八天（不论月经是否来潮），或月经来潮的第五天开始服用下周期避孕药药。 3、服用短效口服避孕药有那些注意事项？（1）避孕药应保存在阴凉干燥处。(2)服用前进行检查，凡潮解变色，糖衣融化、脱落的药片不能服用。（3）严格按规定的方法服药，服药的时间最好固定，以免漏服。（4）服药期间出现下列症状时应停止服药：怀疑妊娠，血栓栓塞、视力障碍、原因不明的头痛或偏头痛、高血压、肝功能异常、精神抑郁、缺血性心脏病等，应及时诊治。(5)要在医务人员指导下服用。（6）避孕药应妥善保管，以免儿童误服。 4、短效口服避孕药的副反应及其处理的方法有哪些？服用避孕药的妇女，在服药初期可能会出现一些副反应，如类早孕反应、不规则出血、经量减少或闭经、白带增多、面部色素沉着、体重增加等。类早孕反应（如恶心、呕吐、头晕、乏力、嗜睡等）的处理方法：轻者无需处理，一般在3个月后可自行消失；改变服药时间，短效避孕药可改在睡前服。