实战案例：Abaqus与HyperWorks在轧制回弹分析中的应用

导读：

轧制简单分为热轧、冷轧，热轧常见的有钢厂轧制成型的、板材、棒线材，而冷轧是在热轧之后根据需要来进行轧制成型。

本案例中需要给槽钢折弯，同时保证轧件不给损坏，最关键的是回弹不能超过规定的尺寸，例如此处规定不超过1mm。如图1轧制初始图所示。

整个轧制工艺为：

槽钢进入凸模，压板下压保证中间部分不窜动即可，紧接着两边扎头（非对称）按照一定角度进行折弯。

最终成型图如图2轧制成型图。

图1、轧制初始图

图2、轧制成型图

一、有限元模型转化

轧件、压板与PE六面体六面体网格划分，如图4。凸模与扎头仿真中考虑为刚体，所以进行四面体划分即可。

图3、有限元模型图

图4、轧件和PE

要点一、刚体建立

建立参考点，方式很多，案例中只介绍一种，选取圆直径上的两个节点建立中间点，然后选取Xrp建立参考点。

如图选取参考点，以及建立刚体的单元，此处以扎头为例。

图5、参考点建立

图6、刚体建立

要点二:局部坐标系建立

局部坐标系在abaqus软件中也有多种创建方式，同样在此也介绍一种。

欲通过两根线来确定局部坐标系，所以通过圆上三点建立了垂直于该圆面的轴，然后通过转动轴，创建另一根轴，这时就可以创建局部坐标系。（有笛卡尔直角坐标系、圆柱坐标系、球坐标系）

图7、局部坐标系建立组图

要点三、接触考量

轧制过程中，接触较为复杂，会发生自接触以及之前为考虑到接触的结构也可能发生接触，所以建立通用接触并且在初始载荷步就开始。接触属性依据实际情况设定摩擦系数以及法向接触（默认设置）。

图8、通用接触建立

图9、接触属性建立

二、工况施加

此次分析分为两个载荷步即可：

1、静力学，实现压板对槽钢的挤压（防止槽钢窜动），在第二载荷步中抑制。

2、显示动力学，实现两个非对称扎头按照指定轧制方向进行折弯。

图10、压板载荷施加

图11、轧制力施加

要点：

此处一定要在第二个分析步（显示动力学）设置重启动，如若不然回弹无法成功

图12、重启动设置

三、回弹分析

1、复 制上一个Job，删除除了轧件之外的所有零件、接触、接触属性以及非必要的约束条件（如在其它删除结构上的约束）

图13、回弹Job建立

2、载荷设置

载荷步设置是最回弹分析中，最为关键的一步，有四处需要设置：

1）选择回弹区域（轧件）

2）选择显示分析的工作名称

3）指定载荷步以及帧数（Frame)

4）勾选更新参考设置之前

3、分析类型设定

分析步设置，可以删除掉复 制过来的静力学以及显示动力学载荷步重新建立静力学分析，也可以删掉之前静力学，将显示动力学替换为静力学分析。

图14、回弹载荷步设置

四、结果查看

由于结果不能公开，所以通过简单轧件来进行结果计算。如图15为第一次分析结束后轧件的最大位移为1.39mm，图16为第二次分析（回弹分析）后的最大位移为0.68mm，所以可以得出轧件轧制后回弹量为0.71mm。

图15、轧制后最大变形图

图16、回弹位移图

五、总结

本案例详细描述了回弹在Abaqus中的分析流程，为需要计算轧制回弹的工程师提供了可以间接的案例。

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