申请/专利权人：河北河钢材料技术研究院有限公司;河钢集团有限公司;河钢股份有限公司

申请日：2023-12-05

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN117875103A

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F30/15;G06F30/17;G06F111/10;G06F119/14

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.04.12#公开

摘要：本发明涉及一种高强钢DP590车轮轮辋滚压过程有限元模拟方法，属于材料成形技术领域。技术方案：采用ABAQUS有限元软件，将轮辋划分出焊缝、热影响区、母材三个不同的部分，并利用逆向设计的方法对于轮辋加工的各个工序进行模具设计，建立了扩口、三道次滚压成形、扩张精整等各加工工序的模型。本发明通过有限元模拟的方法，研究从钢圈到最终轮辋产品的加工过程中，滚压成形过程中变形量的分配、各工艺参数等对于该过程的动态细节以及最终结果的影响规律，降低成形难度，提高成形稳定性，最终实现目标车轮轮辋滚压成形过程的高质量。

主权项：1.一种高强钢DP590车轮轮辋滚压过程有限元模拟方法，其特征在于：采用ABAQUS有限元分析软件，通过对搭建的有限元模型进行滚压成形过程的数值模拟，高强钢轮辋DP590滚压成形过程有限元建模流程如下；步骤1：参照某一型号的轮辋，按照逆向设计，根据成品尺寸倒推各个工序的模具尺寸，即，扩张模具、三滚模具、二滚模具、一滚模具和扩口模具；轮辋成形工序的模具按照分段变形的目标以及变形前后中心线位置不变的原则进行设计，并采用等间隙理论，根据最终尺寸图设计各工序滚压模具的尺寸；步骤2：通过试验，获得高强钢DP590母材、焊缝及热影响区的真应力-真应变曲线，并将热影响区根据特点分HAZ1、HAZ2、HAZ3和HAZ4来代表粗晶区（CGHAZ）、细晶区（FGHAZ）、临界区（ICHAZ）和亚临界区（SCHAZ）四个区域，并分别设置3mm的宽度，导入转换后各个区域的真应力-真应变曲线参数；步骤3：轮辋在滚压成形过程中变形加大，且是三维成形的过程，因此选用三维的有限单元体进行建模；滚压过程中，模具选用解析刚体进行建模；为了便于考虑工件在此过程中厚度的变化，分析径向力和轴向力，并选用SC8R实体壳单元对工件进行网格划分；步骤4：在轮辋加工的过程中，为了防止轮辋与上下模具接触变形时产生弹跳或偏移，在轮辋两侧设置了导向轮；在模拟过程中，简化导向轮的模型，而气缸提供的压力通过建立弹簧、调节弹性系数和阻尼系数来替代；通过弹簧连接导向轮，设置柔性边界条件；同时，将下模设为主动，上模设为从动，并按照上下模直径比匹配转速，达到上下模转动的协调性；步骤5：滚压过程中上下模与工件的表面接触，在模拟过程中采用面面接触的方式，且均采用罚函数的库伦摩擦模型；摩擦接触中，切向方向为摩擦行为，定义相应的摩擦因素，并且规定法向方向的接触模式，接触面之间传递的接触压力不受限制；步骤6：为了成形均匀和减小上下模的动态影响，加载条件采用光滑加载幅值曲线，实现上、下模具进给及转动缓慢增加，直至稳定，达到设定的进给量。

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