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冷成型工艺是一个复杂的工序，涉及多个阶段，最终生产出具有所需形状的金属框架。通常，制造商采用辊压成型或折弯成型方法来生产冷成型结构件。图 1 展示了这两种方法。（冷成型模拟）
图 1：冷弯型钢构件辊压成型与折弯成型方法的比较 [1]
两种方法中，冷轧钢板在冷成型前均需先卷成卷筒存放。之后，将卷筒展开并压平成板材，再进行冷成型。图2展示了卷筒构件的展开-压平过程。.
图 2：卷绕构件的展开-展平过程 [2]
冷弯成形产生的残余应力在截面厚度方向上呈现非线性变化，对冷弯型材结构构件的力学性能有显著影响。这些残余应力主要来源于两个方面：1. 卷绕、展开和压扁过程；2. 冷弯成形工艺本身。然而，对冷弯型材板厚方向上的残余应力进行实验室评估极具挑战性，有时甚至无法实现。数值冷弯成形模拟可以弥补冷弯成形残余应力分析的不足。但是，此类模拟也存在一些挑战，我们将在下文中讨论这些挑战。.
在卷取-展开或冷成形过程中，金属板材经常发生塑性变形。因此，在进行冷成形残余应力分析时，必须考虑材料的非线性行为。此外，在冷成形过程中，金属会与轧辊和冲头发生相互作用。因此，在数值冷成形模拟中，必须考虑这些复杂的相互作用。另一个挑战在于如何以符合实际的方式对试样施加冷成形模拟的边界条件。所有这些因素都增加了数值冷成形模拟的复杂性。然而，Abaqus CAE 为我们简化了所有这些挑战。它为冷成形残余应力分析提供了一个简洁而精确的框架。.
我们可以使用 Abaqus 来模拟卷取-展开和展平过程，以及折弯或轧制等工艺，几乎没有任何限制。如果您对 Abaqus 冷成形分析有任何疑问，请不要担心。我们已为您准备了循序渐进的指导课程和研讨会。.
考虑一块经过卷绕并被展平的厚钢板。这种展平过程会产生残余应力和变形。我们需要使用 Abaqus CAE 软件模拟这一过程。为了确保冷成形模拟能够反映实际情况，必须考虑钢材的非线性行为。题为“钢板卷取和展开过程中产生的残余应力：闭合形式的解析解”为简化起见，我们将问题建模为纯弯曲问题。假设板材在卷绕和展开过程中具有均匀的曲率。在研讨会 1 中，我们提供了在 Abaqus 中建模此问题的分步指南，并将结果与参考解进行了比较。为此，我们使用了 Abaqus 的“静态通用”步骤。对于成形过程而言，它比 Abaqus 的“动态显式”步骤更可靠，因为它会检查解的收敛性。图 3 展示了沿厚度方向的横向应力比较。.
图 3：车间 1 厚度方向横向应力对比
本次研讨会中，我们使用 Abaqus 软件对辊压成形过程进行了建模。然而，为了简化冷成形模拟，我们将问题简化为二维平面应变零件的纯弯曲。考虑到成形过程中板材的均匀曲率，这种简化处理与实际情况较为接近。.
为了模拟此类问题，我们固定构件的一端，并对其另一端施加旋转力。随后，释放旋转力以模拟回弹情况。我们需要计算构件厚度方向上的残余应力变化。为此，我们采用了 Abaqus 的“静态通用”步骤。我们定义了一个步骤来施加旋转力，并定义了另一个步骤来模拟回弹。为了验证我们的结果，我们将其与题为“一种用于计算冷弯型钢构件残余应力和应变的增量数值方法”图 4 显示了冷成形过程中厚度方向上的应力分量之一的比较。.
图 4：车间 2 厚度方向应力对比
折弯是金属冷成形工艺中一个众所周知的工序。因此，在本研讨会上，我们模拟了该工艺以捕捉残余应力。为了验证模拟结果，我们建立了一个成熟问题的模型，该问题在以下论文中有所介绍：
此外，我们还得到了题为“利用有限元方法预测折弯薄壁钢截面残余应力”本文利用Abaqus软件对冷成形过程进行数值模拟。为简化起见，我们将问题建模为二维空间。如图5所示，板材与冲头和模具接触，并被冲头向下压紧。.
图5：车间3中折弯工艺的模拟
为了验证，我们将应力分量与参考解进行了比较，如图 6 所示。.
图 6：车间 3 厚度方向应力对比
尽管冷成形工艺应用广泛，但由于会产生残余应力，因此仍是一项复杂的任务。这些应力会显著影响最终产品的质量。实验方法在预测这些残余应力方面存在局限性。然而，冷成形数值模拟可以克服这些局限性。此类模拟使得冷成形残余应力分析成为可能。在本培训中，我们将使用 Abaqus 进行冷成形数值模拟，并通过三个研讨会模拟不同的阶段。通过这些研讨会，您将获得 Abaqus 冷成形分析的循序渐进的指导。研讨会涵盖不同的冷成形模拟阶段，包括卷取和展开、轧制和折弯。.
看看会很有帮助 Abaqus 文档 要理解为什么在没有任何辅助工具的情况下启动 Abaqus 仿真会如此困难 Abaqus教程. 另外，在 Abaqus 中输入数值时，务必注意单位。没错！Abaqus 本身没有单位，但您输入的数值必须使用一致的单位。您可以了解更多相关信息。 Abaqus中的单位制。.
对于这类模拟，应该使用哪种求解器？是标准求解器还是显式求解器？标准求解器和显式求解器之间到底有什么区别？在这篇博客中寻找答案： ABAQUS Standard 和 ABAQUS Explicit 之间的区别
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基于Abaqus CAE的冷成形仿真 | 残余应力分析 有 1 个评价
匿名的 –
很有启发性！