(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211249843.6 (22)申请日 2022.10.12 (71)申请人 吉林大学 地址 130000 吉林省长 春市前进大街269 9 号 (72)发明人 宫天杭　刘纯国　 (74)专利代理 机构 北京众泽信达知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11701 专利代理师 张艳萍 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种考虑各向异性的铝合金型材辊弯回弹 预测方法 (57)摘要 本发明属于金属塑性加工技术领域， 具体为 一种考虑各向异性的铝合金型材辊弯回弹预测 方法， 基于Mises和Hill48屈服准则进行理论分 析， 得到回弹前后曲率的公式。 将通过理论分析 得到的回弹补偿后的辊弯数据输入模 型中， 对型 材等曲率滚弯分析模型进行计算， 提取重构后型 材数模的一条边沿线作为特征曲线进行曲率分 析。 本发明充分利用了有限元计算分析过程,利 用ABAQUS将铝合金的各向异性参数导入模型中 进行数值模拟， 通过模拟 的结果验证理论分析， 从而达到降低型 材弯曲过程中回弹的目的。 权利要求书1页 说明书6页 附图2页 CN 115526002 A 2022.12.27 CN 115526002 A 1.一种考虑各向异性的铝合金 型材辊弯回弹预测方法， 其特 征在于： 包括如下步骤： 步骤1： 分析四轴辊弯机运动关系及几何结构， 分析铝合金型材辊弯过程中各向异性影 响回弹的原理， 准备对型 材的弯曲过程进行理论分析； 步骤2： 通过对辊弯过程的力学分析， 求出辊弯过程中型材的切向应力和厚向应力大 小， 并将二者分别带入到平 面应力状态下Mises和Hill48屈服准则公 式中， 分别通过两种屈 服准则求出弯曲过程中 内外两侧弹性和塑性过渡处到中性层的距离； 步骤3： 根据型材截面应力分布和型材截面的几何关系， 可以分别得出弹性部分的弯矩 和塑性部分的弯矩， 以及弯曲过程总弯矩； 由此便可求出通过理论分析得到的回弹补偿后 的弯曲半径； 步骤4： 分别基于Mises和Hill48屈服准则， 建立型材等曲率辊弯分析模型， 将通过理论 分析得到的回弹补偿后的弯曲半径对应的左右辊轮位移量输入模型中， 进行网格划分， 接 触条件定义， 对型材等 曲率滚弯分析模型进行计算； 将计算完成的型材等 曲率网格模型进 行网格模型重构， 得到 重构后的型 材数模； 步骤5： 提取所要加工的型材数模的一条边沿线作为特征曲线， 进行曲率半径分析， 得 出基于两种屈服 准则下， 型 材等曲率滚弯模拟得到的补偿回弹后的曲率半径； 步骤6： 分别将两种屈服准则理论分析指导下， 模拟得到的型材卸载回弹后的曲率半径 和目标成形半径进行比对， 即可 得出两种理论补偿回弹的精确性。 2.根据权利要求1所述的一种考虑各向异性的铝合金型材辊弯回弹预测方法， 其特征 在于： 所述 步骤1中的四轴辊弯机包括上辊轮、 下辊轮、 左辊轮、 右辊轮。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115526002 A 2一种考虑各向异性的铝合金型材辊弯回弹预测方 法 技术领域 [0001]本发明涉及金属塑性加工技术领域， 具体为一种考虑各向异性的铝合金型材辊弯 回弹预测方法。 背景技术 [0002]辊弯成形是一种节材、 节能、 高效的金属板料成型新工艺、 新技术。 适用于大曲率 的型材弯曲成形， 成形稳定高效、 精度高， 无需专用模具、 可降低 成本， 柔性化程度高。 而有 限元分析是当今钣金成形工艺分析与验证的主要手段， 借助有限元模拟型材 的辊弯过程， 分析型材滚弯过程存在的缺陷， 提出具体的解决办法， 得出滚弯成形规律并模拟型材 的滚 弯过程， 最后再进 行型材滚弯工艺验证试验。 采用有限元模拟的方法， 可以避免盲目的试滚 过程， 尽量减小滚弯成形道次， 从而缩短零件的加工周期， 提高滚弯零件的成形质量。 [0003]过去对型材辊弯过程中回弹的分析方法主要建立在各向同性的前提下， 建立辊弯 回弹理论分析模型， 利用回弹计算模型推导出补偿回弹的曲率， 然后利用有限元分析软件 对型材进 行滚弯模拟分析， 得出回弹的具体值， 从而能对理论分析进 行验证。 或者进一步做 相关的辊弯成形实验。 但对于铝合金 的各向异性在成形过程中的影响考虑不充分， 从而使 经过补偿回弹后滚弯成形得到的型材精度有限。 因此， 在辊弯成形中应该充分考虑到铝合 金的各向异性， 在辊弯回弹理论分析模型中引入Hill48屈服准则， 在有限元模型中输入相 应的各向异性参数， 并将模拟得到的回弹值与各向同性进行比较。 充分地降低了辊弯型材 的回弹， 提高了辊弯成形精度， 节约成本， 提高效率。 发明内容 [0004]本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实 施方式。 在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使 本部分、 说明书摘要和发明名称的目的模糊， 而这种简化或省略不能用于限制 本发明的范 围。 [0005]鉴于现有技 术中存在的问题， 提出了 本发明。 [0006]因此， 本发明的目的在于提出一种考虑各向异性的铝合金型材辊弯回弹预测方 法， 解决现有 型材辊弯加工过程中误差较大， 精度不高的问题， 提供一种适用于型材辊弯过 程中回弹补偿的误差小、 精度高的理论分析方法。 本方法在辊弯成形 的理论分析中充分考 虑到铝合金的各向异性对 回弹的影响， 分别采用Mises和Hill48两种屈服准则进行理论公 式推导， 将型材切向和厚向的应力都考虑到， 分别基于两种屈 服准则求出弯曲过程中内外 两侧弹性和塑性过渡处到中性层的距离。 再根据型材截面应力分布和几何关系， 分别得出 弯曲过程中弹性和塑性部分的弯矩， 由此便可求出通过 理论分析得到的回弹补偿后的弯曲 半径。 同时基于Mises和Hill48屈服准则建立辊弯有限元分析模 型， 将通过理论分析得到的 回弹补偿后的弯曲半径对应的左右辊轮位移 量输入模型中进 行计算； 将 计算完成的网格模 型进行网格模型重构， 得到重构后的型材数模。 通过基于这两种不同屈 服准则进行 的数值说　明　书 1/6 页 3 CN 115526002 A 3