CN116306067A - 一种矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法 - Google Patents
一种矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116306067A CN116306067A CN202211501019.5A CN202211501019A CN116306067A CN 116306067 A CN116306067 A CN 116306067A CN 202211501019 A CN202211501019 A CN 202211501019A CN 116306067 A CN116306067 A CN 116306067A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- square
- forming process
- plug
- roll
- forming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 64
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 41
- 238000013000 roll bending Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 32
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 16
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 3
- 238000000280 densification Methods 0.000 claims description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012356 Product development Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
- G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F8/00—Arrangements for software engineering
- G06F8/30—Creation or generation of source code
- G06F8/34—Graphical or visual programming
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2113/00—Details relating to the application field
- G06F2113/14—Pipes
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
- G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Geometry (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
一种方矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法，属于矩形管辊弯成型技术领域。其通过ABAQUS自带的RSG对话框进行GUI插件的构建，实现插件程序与ABAQUS内核之间的数据传输，并通过插件程序实现有限元模型各个部分的自动化生成和后处理，从而建立圆角矩形管圆成方成型过程的参数化数值模拟仿真系统。本发明利用对GUI插件和插件程序来进行二次开发，实现前处理的快速执行；通过GUI程序的执行，实现有限元模型各个部分的自动化生成和后处理；通过对ABAQUS的二次开发，达到了对矩管圆成方辊弯快速建模，快速成型，快速出图的效果，从而大大提高工作效率。
Description
技术领域
本发明属于矩形管辊弯成型技术领域，具体涉及一种矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法。
背景技术
矩形管与截面相等的圆管对比，拥有强度大、容易装配以及外观美等很多优点，在汽车行业、建筑行业以及桥梁行业有着广泛应用。近年来，小圆角矩形管的需求在逐步增大，实际应用中客户对矩形管角部的要求也越来越严格，通常是越小越好。一般将外圆角与壁厚的比值小于2的圆角称为小圆角。生产矩形管的辊压成形工艺一般有直接成方与圆成方两种工艺。相比直接成方工艺，圆成方工艺具有外形好、圆角均匀，工艺简单、便于调试等优势，通常被用来生产小圆角矩形管。
当前，制造行业加工工艺正朝着高技术的方向发展，越来越多的公司在产品研发和制造过程中开始注重仿真技术的应用。ABAQUS作为一款功能强大的工程模拟有限元软件，从相对简单的线性分析到复杂的非线性问题，都可以使用ABAQUS解决。采用ABAQUS进行仿真模拟可以节约开发成本、加快研发速度和提高产品质量。ABAQUS可以定义各种材料本构关系及失效准则模型，采用显式动力学的方法，即使用ABAQUS/EXPLICIT求解器模块，对辊压加工成形过程进行模拟。
目前，有从业者提出采用ABAQUS有限元软件对矩形管圆成方辊压成形过程进行仿真计算，主要考虑直边成型过程的变形。
本发明利用对GUI插件和插件程序来进行二次开发，实现前处理的快速执行；通过GUI程序的执行，实现有限元模型各个部分的自动化生成和后处理；通过对ABAQUS的二次开发，达到了对矩管圆成方辊弯快速建模，快速成型，快速出图的效果，从而大大提高工作效率。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种通过ABAQUS自带的RSG对话框进行GUI插件的构建，实现插件程序与ABAQUS内核之间的数据传输，并通过插件程序实现有限元模型各个部分的自动化生成和后处理，从而建立小圆角矩形管圆成方成型过程的参数化数值模拟仿真系统；解决建模效率低下，仿真效率低下的问题。
本发明提供如下技术方案：
一种方矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法，通过ABAQUS自带的RSG对话框进行GUI插件的构建，实现插件程序与ABAQUS内核之间的数据传输，并通过插件程序实现有限元模型各个部分的自动化生成和后处理，从而建立圆角矩形管圆成方成型过程的参数化数值模拟仿真系统，包括以下具体步骤：
S1、根据圆成方辊弯成型的技术参数，确定模型的辊子及圆管管料的几何尺寸；
S2、选取三组成型辊，确定三组成型辊为离散刚体，确定管料的材料属性；
S3、将圆成方所需辊子部件与管料定位形成装配体、确定辊组间隙；
S4、根据圆成方辊弯成型过程，确定成型辊和管料各个表面接触，确定摩擦系数；
S5、进行分析步和边界条件的确定；
S6、对装配体中的各个部件进行单元类型选取及网格划分；
S7、根据上述变量编写插件程序，通过程序实现有限元模型各个部分的自动化生成和后处理；
S8、根据RSG对话框构造器创建符合需求的插件，完成界面和程序之间的关联，实现方矩管圆成方辊弯成型过程的参数化建模及其稳态特性的自动分析；
进一步的，步骤S2中材料属性包括密度参数、弹性参数和塑性参数。
进一步的，步骤S3中，通过确定三组成型辊的位置分布以及成型辊中部围成成型口的位置分布，从而确定辊组间距。
进一步的，步骤S4中，接触属性的法向设置为硬接触，切向设置为摩擦系数，其中，成型辊作为刚体表面定义为主面，管料作为变形体外表面定义为从面。
进一步的，步骤S5中，分析步选择动态中的显式模式，步长根据成形时间设置，输出变量包括节点位移、应力、应变。
进一步的，步骤S5中，确定边界条件包括设置约束条件和设置载荷条件，具体如下：成形辊绕轴转动，其余五个方向自由度受到约束，管料沿进给方向设置进给速度。
进一步的，步骤S6中，圆角处进行网格密化，成型辊的单元类型为R3D4，管料的单元类型为C3D8R。
进一步的，步骤S7中，插件程序基于上述参数编写；其中与分析步、边界条件、单元类型的选取、网格划分有关的参数在插件程序中默认，以重复使用；可变参数为尺寸参数，材料参数、摩擦系数和辊组间距。
进一步的，步骤S8中利用RSG对话框设置相应的GUI插件，完成外界程序于内核Kernel的交互。
通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1)本发明能够对小圆角矩形管的圆成方成形过程进行仿真，准确地模拟矩形管圆角的形变历程，得到位移、应力、应变等响应结果，方便对圆成方工作进行进一步研究；
2)本发明通过对圆角变形区域的网格细化，解决了小圆角成形过程中极易出现的应变过大问题，有效杜绝了局部单元因此表现的变形不稳定现象；
3)本发明通过局部区域的网格细化与多核并行计算的设置，实现了仿真过程在高效运算的同时保证计算结果准确可靠。
4)本发明针对不同尺寸方矩管辊弯成型的快速仿真模拟，基于插件程序，利用RSG对话框构造器构造出能够实现方矩管辊弯成型参数化建模及自动分析的插件，实现不同尺寸方矩管辊弯成型的快速仿真模拟，有效提高建模效率。
附图说明
图1为圆成方模型示意图，其中，TZ1为第一组辊组，TZ2为第二组辊组，TZ3为第三组辊组；
图2为“圆成方”辊弯成型参数化建模插件草图尺寸界面，其中TZ1为第一组辊组,TZ2为第二组辊组，Horizontal Roll为辊子水平辊，Vertical Roll为辊子立辊，D为辊组直径，R为辊面半径；
图3为“圆成方”辊弯成型参数化建模插件材料参数界面，其中Density为材料密度，Young`s Modulus为杨氏模量，Poisson`s Ratio为泊松系数，Yield Stress为屈服应力，Plastic Strain为塑性应变；
图4为“圆成方”辊弯成型参数化建模插件工艺参数界面，其中Friction Coeff为摩擦系数，Distance of Roll为辊组间距；
图5为“圆成方”辊弯成型参数化建模插件结果输出界面，其中Path Name为路径名称。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
请参阅图1-5，一种方矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法，包括以下步骤：
S1，根据圆成方辊弯成型的技术参数，确定模型的辊子及圆管管料的几何尺寸，具体如下：
根据圆成方辊弯成型的技术参数，确定圆管管料可变形实体，确定圆管管料的截面草图，确定材料拉伸长度为1000mm。通过图2中TZ1立辊与水平辊的截面草图旋转，可确定第1组辊子。同样的方式，通过图2中TZ2立辊与水平辊截面草图旋转，可确定第2组辊子。
S2，确定三组成型辊为离散刚体，确定管料的材料属性，具体如下：
确定三组成型成型辊由最初实体生成为最终的壳。确定弹塑性本构模型并命名为material-pipe。确定在各向同性材料设置中定义管料材料并命名为section-pipe，并将材料section-pipe赋予管料部件part-1。
S3，将圆成方所需辊子部件和管料的定位使之能形成合适的装配体，确定辊组间隙，具体如下：
按照图1中管料与辊子的装配关系和空间位置来确定各组物体之间的空间相对位置。
S4，根据圆成方辊弯成型过程，确定成型辊和管料各个表面接触，确定摩擦系数，具体如下：
在通用接触模型中，法向行为选择硬接触(“Hard”contact)，以限制计算中可能发生的穿模现象；切向行为采用摩擦接触，以模拟摩擦系数，本实施例中，摩擦系数取为0.1。其中成型辊作为刚体表面定义为主面，管料作为变形体外表面定义为从面。
S5，进行分析步和边界条件的确定，具体如下：
在插件程序中预设分析步为动态-显式分析步step-1，根据成形所需时间设计时长。在GUI插件中选择输出变相，可选择位移、应力、应变等为输出量。在插件程序中预设约束条件，在插件程序中预设part-1轴向方向的初速度和沿轴向方向按一定的进给速度，其余五个方向收到约束。同样的方式，TZ1、TZ2、TZ3三组成型辊绕轴转动释放，其余方向收到约束。
S6，对装配体中的各个部件进行单元类型选取及网格划分，具体如下：
在插件程序中对管料和辊子预设全局均匀式铺设种子，划分得到初始网格。在插件程序中管料部件的单元类型为C3D8R，辊子部件的单元类型为R3D4。
S7，根据上述变量编写插件程序，通过程序实现有限元模型各个部分的自动化生成和后处理，具体如下：
通过对把握不同参数的编写，具体可分为默认参数，包括分析步，边界条件，单元类型的选取，网格划分。可选参数包括辊组直径、辊面半径、圆管管坯直径、厚度、辊组间隙、密度参数、杨氏模量、泊松系数、屈服应力和塑性应变，从而实现有限元模型各个部分的自动化生成和后处理。
S8，根据RSG对话框构造器创建符合需求的插件，完成界面和程序之间的关联，实现方矩管“圆成方”辊弯成型过程的参数化建模及其稳态特性的自动分析。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种方矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法，其特征在于，通过ABAQUS自带的RSG对话框进行GUI插件的构建，实现插件程序与ABAQUS内核之间的数据传输，并通过插件程序实现有限元模型各个部分的自动化生成和后处理，从而建立圆角矩形管圆成方成型过程的参数化数值模拟仿真系统，包括以下具体步骤：
S1、根据圆成方辊弯成型的技术参数，确定模型的辊子及圆管管料的几何尺寸；
S2、选取三组成型辊，确定三组成型辊为离散刚体，确定管料的材料属性；
S3、将圆成方所需辊子部件与管料定位形成装配体、确定辊组间隙；
S4、根据圆成方辊弯成型过程，确定成型辊和管料各个表面接触，确定摩擦系数；
S5、进行分析步和边界条件的确定；
S6、对装配体中的各个部件进行单元类型选取及网格划分；
S7、根据上述变量编写插件程序，通过程序实现有限元模型各个部分的自动化生成和后处理；
S8、根据RSG对话框构造器创建符合需求的插件，完成界面和程序之间的关联，实现方矩管圆成方辊弯成型过程的参数化建模及其稳态特性的自动分析。
2.根据权利要求1所述的一种方矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法，其特征在于，步骤S2中材料属性包括密度参数、弹性参数和塑性参数。
3.根据权利要求1所述的一种方矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法，其特征在于，步骤S3中，通过确定三组成型辊的位置分布以及成型辊中部围成成型口的位置分布，从而确定辊组间距。
4.根据权利要求1所述的一种方矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法，其特征在于，步骤S4中，接触属性的法向设置为硬接触，切向设置为摩擦系数，其中，成型辊作为刚体表面定义为主面，管料作为变形体外表面定义为从面。
5.根据权利要求1所述的一种方矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法，其特征在于，步骤S5中，分析步选择动态中的显式模式，步长根据成形时间设置，输出变量包括节点位移、应力、应变。
6.根据权利要求1所述的一种方矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法，其特征在于，步骤S5中，确定边界条件包括设置约束条件和设置载荷条件，具体如下：成形辊绕轴转动，其余五个方向自由度受到约束，管料沿进给方向设置进给速度。
7.根据权利要求1所述的一种方矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法，其特征在于，步骤S6中，圆角处进行网格密化，成型辊的单元类型为R3D4，管料的单元类型为C3D8R。
8.根据权利要求1所述的一种方矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法，其特征在于，步骤S7中，插件程序基于上述参数编写；其中与分析步、边界条件、单元类型的选取、网格划分有关的参数在插件程序中默认，以重复使用；可变参数为尺寸参数，材料参数、摩擦系数和辊组间距。
9.根据权利要求1所述的一种方矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法，其特征在于，步骤S8中利用RSG对话框设置相应的GUI插件，完成外界程序于内核Kernel的交互。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211501019.5A CN116306067A (zh) | 2022-11-28 | 2022-11-28 | 一种矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211501019.5A CN116306067A (zh) | 2022-11-28 | 2022-11-28 | 一种矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116306067A true CN116306067A (zh) | 2023-06-23 |
Family
ID=86801955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211501019.5A Pending CN116306067A (zh) | 2022-11-28 | 2022-11-28 | 一种矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116306067A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117077311A (zh) * | 2023-08-17 | 2023-11-17 | 捷安特(中国)有限公司 | 模具确定方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN117745974A (zh) * | 2024-02-19 | 2024-03-22 | 潍坊幻视软件科技有限公司 | 一种动态生成圆角矩形网格的方法 |
-
2022
- 2022-11-28 CN CN202211501019.5A patent/CN116306067A/zh active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117077311A (zh) * | 2023-08-17 | 2023-11-17 | 捷安特(中国)有限公司 | 模具确定方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN117077311B (zh) * | 2023-08-17 | 2024-04-02 | 捷安特(中国)有限公司 | 模具确定方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN117745974A (zh) * | 2024-02-19 | 2024-03-22 | 潍坊幻视软件科技有限公司 | 一种动态生成圆角矩形网格的方法 |
| CN117745974B (zh) * | 2024-02-19 | 2024-05-10 | 潍坊幻视软件科技有限公司 | 一种动态生成圆角矩形网格的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN116306067A (zh) | 一种矩管圆成方辊弯成型工艺的参数化仿真建模方法 | |
| Ameta et al. | Comparison of spatial math models for tolerance analysis: tolerance-maps, deviation domain, and TTRS | |
| Kinzel et al. | Kinematic synthesis for finitely separated positions using geometric constraint programming | |
| CN108108582A (zh) | 一种曲面件柔性轧制成形过程的数值模拟方法 | |
| CN101901283A (zh) | 一种导管数控弯曲成形质量的预测方法及装置 | |
| Zhang et al. | A new strategy for acquiring the forming parameters of a complex spatial tube product in free bending technology | |
| Li et al. | A numerical study of the effects of roller paths on dimensional precision in die-less spinning of sheet metal | |
| CN104573281A (zh) | 一种考虑回弹补偿的复杂空间曲面薄板成型模面设计方法 | |
| CN111832185B (zh) | 基于蒙皮模型的精确装配仿真方法及系统 | |
| Ding et al. | Accurate analysis and thickness optimization of tailor rolled blanks based on isogeometric analysis | |
| CN112148255A (zh) | 基于模型驱动和微服务耦合的工业软件构建方法及系统 | |
| Singh et al. | Tolerance analysis and allocation for design of a self-aligning coupling assembly using tolerance-maps | |
| CN101364100A (zh) | 数控机床智能结构的设计与实现方法 | |
| Sehmi et al. | Review of topology optimisation refinement processes for sheet metal manufacturing in the automotive industry | |
| TW202208081A (zh) | 優化金屬沖壓製程參數的方法與系統 | |
| Blount et al. | Computerised blank shape prediction for sheet metal components having doubly-curved surfaces | |
| CN102479257A (zh) | 智能数控机床的设计与实现方法 | |
| CN114564870A (zh) | 小圆角矩形管圆成方辊弯成型方法 | |
| CN109214100B (zh) | 板料快速成形预测方法 | |
| Terkaj et al. | Semantic GIOVE-VF: An Ontology-Based Virtual Factory Tool. | |
| Dantan | Comparison of Skin Model representations and Tooth Contact Analysis techniques for Gear tolerance analysis | |
| Liu et al. | Direct numerical control (NC) path generation: from discrete points to continuous spline paths | |
| Kim et al. | A Study on Improving Formability of Stamping Processes with Segmented Blank Holders using Artificial Neural Network and Genetic Algorithm | |
| CN113297764A (zh) | 有限元参数化模型建模方法、系统及存储介质 | |
| Dong et al. | A precise FE model of a spur gear set considering eccentric error for quasi-static analysis |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |