变截面柔性辊弯成型技术基础理论研究

变截面柔性辊弯成型是一种新型的辊弯成型工艺，该技术由计算机控制成组渐变可移动的型面轧辊实现板材成型，通过不同辊型的配置与控制，制造出复杂和变截面的构件，是实现部件轻量化的一种有效途径。本项目拟采用理论分析、数值模拟、实验分析相结合的研究方法进行变截面柔性辊弯成型技术基础理论研究：建立考虑交叉硬化效应、包辛格效应的非线性旋转运动强化本构模型，并在此基础上建立变截面柔性辊弯成型高精度弹塑性有限元分析模型；揭示成型过程板材出现皱曲的形成机理，并建立起皱临界应力解析模型，提出柔性辊弯成型过程板材失稳皱曲的判断准则；建立基于人工智能的变截面柔性辊弯成型回弹预测及控制模型，为制定合理工艺方案提供理论依据。本项目的研究对促进变截面柔性辊弯成型理论发展以及在实际生产中的应用具有重要意义。

本项目采用理论分析、数值模拟、实验分析相结合的研究方法对变截面柔性辊弯成型技术基础理论进行了相关研究：建立了基于非线性旋转运动硬化模型的弹塑性本构模型，推导出该本构模型的流动方程；在理论研究的基础上，基于ABAQUS仿真软件开放式程序接口，编写了Barlat2000屈服准则下的非线性旋转强化弹塑性本构模型的应用子程序，在此基础上建立了变截面柔性辊弯成型高精度弹塑性有限元模型；利用动力显示ABAQUS/Explicit对变截面柔性辊弯成型过程中的皱曲现象进行了模拟，并建立了变截面柔性辊弯成型起皱临界应力解析模型，提出了柔性辊弯成型过程板材失稳皱曲的判断准则；利用计算机仿真技术，分析了各因素（材料性能参数、变形几何参数、成型工艺参数）对变截面柔性辊弯成型过程回弹的影响，经方差分析和极差分析得出，边腿高度是影响最终型材边腿回弹量的最关键因素；并对变截面柔性辊弯成型加工过程由非稳态到稳态成型过程中金属板材的流动规律及其应力、应变分布进行数值模拟研究，揭示了变截面数控辊弯成型回弹产生机理，研究表明纵向应变对变截面型材边腿回弹的关键作用。. 在国家自然科学基金支持下，相关研究成果已发表论文3篇（EI检索1篇），培养硕士4名（在读2名），授权发明专利5项，实用新型专利18项；2010年11月6-7日承办了由中国冷弯型钢协会与国际管材协会主办的“北京国际管材会议”，会议议题为管材与冷弯成型技术的创新——面对“绿色”和“智能”制造技术的挑战，参加会议国内外代表有150人，其中有英国、德国、荷兰、日本、澳大利亚等国专家出席。