冷弯残余应力场研究.pdf

结构分析与计算
冷弯残余应力场研究
郭盛郭耀杰
(武汉大学武汉 430072)
摘要冷弯加工过程可分解为加载(塑性变形)和卸载(回弹)两个过程。依次分析每个过程的应力场,利用弹塑
性理论求得弯曲过程中应力场的理论解;再运用大型有限元分析软件 ANSYS对回弹过程进行模拟。得出回弹应力
场。最后将两个过程中产生的应力场相迭加。得到弯板中的冷弯残余应力分布。
关键词冷弯残余应力有限元 ANSYS
A STUDY oN THECoLD-FORM EDRESm UAL STRESS FIELD
Guo Sheng GuoYaojie
(Wut~nUniversity W uhan 430072)
ABSTRAET The process of a member is divided into two stages:the loading(or member’S plastic
deformation)stageandmember restoration)(or the field elastic analyzed onestress byis one.
Thetheoretical solution of thestress forthe field bending stage obtained is based on the theory of
theANSYS-finite element analysis software tO imitate the unloading stage to obtain the stress field for the unloading
sums,achieved by addingof the fields stress two stages arejUStthe distributionof cold·formed residual
stressesof the bended plate.
KEY 、】Ir0 I)S residualstresses finiteelement ANSYS
把板料弯成一定的曲率、角度并形成一定形状的构件的/
锻压工序称为冷弯曲加工。钢结构中用到的冷弯薄壁型钢,
通常是将宽厚比 Z/t> 8的钢板或钢带进行冷弯加工得到
的。这种弯曲作用过程,相当于变形区受到了弯矩 M 作用而
产生了塑性变形,当荷载去除后内部将产生残余应力。
1 弯曲变形应力场分析
图 1所示为板料在弯曲力矩 M 作用下的弯曲变形。板
图 1 板料弯曲示意
料弯曲成形后的相对弯曲半径 n/￡是表示板料弯曲变形程
在平面应变和材料不可压缩条件下,Mises和 Tresea屈
度的重要指标:n/f愈小,变形程度愈大。一般当(,dt)≤ 3
服条件时同时给出:
~ 5时。可近似认为板料弯曲变形区已经全部进入塑性变
形。宽板塑性弯曲时,变形区的切向应力口为绝对值最大的 0"0一口,:±20"J,/3:± "。(1)
主