巴氏合金板材弯曲过程有限元模拟研究分析

　　巴氏合金板材弯曲过程有限元模拟研究分析，巴氏合金作为有色金属合金材料，具有密度小、比强度和比刚度高、阻尼减振降噪能力强、液态成型性能优越、能屏蔽电磁辐射等优点。然而由于其独特的密排六方结构，巴氏合金在室温下变形时，非基面滑移难以启动，只有基面滑移可以进行，且不能协调C轴方向的变形，故表现出较差的成形能力。目前巴氏合金的使用多以铸态形态存在。同铸态的巴氏合金相比，变形后的巴氏合金组织均匀较细小，具有较好的力学性能。优良性能的巴氏合金的需求和发展日益增加，因此，变形巴氏合金的开发和应用已成为当前研究的热点。周口市华锡合金科技有限公司研究巴氏合金板材在室温下进行V型弯曲变形，研究其应力、应变及流速分布情况。通过有限元模拟预测实际弯曲过程中可能出现的缺陷，对实际实验有很大指导意义。

　　一、实验材料和方法
 

　　实验采用巴氏合金板材作为初始材料，在室温拉伸获得原始材料的拉伸数据，导入有限元模拟软件材料数据库，以便模拟使用。巴氏合金板材尺寸为20mm*10mm*1mm，用来做V型弯曲材料，弯曲角度为90°，V型弯曲半径为4mm。根据屈服准则，对其热加工变形边界条件进行修正，模拟巴氏合金在弯曲过程中的受力分布。考虑到有限元模拟的约束条件，在模拟过程中除巴氏合金挤压坯料为塑性材料外，其他材料均为刚性材料。网格划分为20000个节点，最小单元尺寸0.5mm*0.5mm。设定距离为毛坯网格的最短尺寸的1/3，选用迭代算法和求解器进行模拟计算。在弯曲条件下，分析巴氏合金板材在弯曲过程中受到的应变、流速及应力分布。
 

　　二、实验结果和分析
 

　　巴氏合金板材在V型弯曲过程中的应变分布情况。取其中第1、20、40和68步为研究对象，第68步时，巴氏合金板材完成整个弯曲变形。在第20步，开始弯曲变形时，巴氏合金板材两边受到的应变对称分布，中间部分受到的应变最大，为0.190.随着弯曲的进行，巴氏合金板材受到的应变逐渐增大，其数值分别为0.190、0.302、0.582.弯曲过程中巴氏合金板材有效应变呈现横向中间特别大，两边特别小;在弯曲圆心角处，从纵向来看，中间大，两边小。
 

　　巴氏合金板材在V型弯曲过程中的应力分布情况。同样取其中第1、20、40和68步为研究对象。应力的变化趋势同应变，随着弯曲变形的进行，巴氏合金板材受到的应力增大。其最大值分别为228、252和284MPa。从应力云图可以看出，巴氏合金板材弯曲圆角部分是弯曲变形的主要区域。巴氏合金板材在横截面变形区的应变和应力状态，在巴氏合金板材厚度方向是相同的，而在巴氏合金板材的宽度方向是不同的。
 

　　周口市华锡合金科技有限公司 运用有限元软件对巴氏合金板材在V型弯曲过程进行了模拟，分析了巴氏合金板材哎弯曲过程中的应变、应力及流速。结果表明，随着弯曲过程的增加，巴氏合金板材在无变形过程中的应变、应力及流速逐渐增大。几何、应变及应力中性层沿着巴氏合金板材厚度方向不在同一位置，并且在弯曲变形时应力中性层流动速度比应变中性层的速度要快。同时，巴氏合金板材的应变和应力中性层逐渐向几何中性层靠拢，这说明巴氏合金沿着板材厚度方向出现不均匀的纵向伸长变形。