變形的案例
主動變形智能復(fù)合材料設(shè)計(jì)與變形模擬報(bào)告
主動變形智能復(fù)合材料
設(shè)計(jì)與變形模擬報(bào)告
主動變形智能復(fù)合材料
設(shè)計(jì)與變形模擬報(bào)告 ￥19.89
在通電條件下，MFC發(fā)生電能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換，驅(qū)動結(jié)構(gòu)復(fù)合材料發(fā)生變形。主動變形智能復(fù)合材料的變形能力與MFC的性能、結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的厚度、鋪層方向等因素有關(guān)。復(fù)合材料的優(yōu)勢是其結(jié)構(gòu)包括鋪層的可設(shè)計(jì)性，因此，需進(jìn)行鋪層設(shè)計(jì)及變形模擬方面的工作，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究提供理論指導(dǎo)。
二、研究內(nèi)容
本項(xiàng)目以復(fù)合材料層合板+MFC復(fù)合后的材料為研究對象，以復(fù)合材料層合板的力學(xué)性能、MFC的基本性能為輸入，以復(fù)合材料層合板+MFC復(fù)合后的材料最大彎曲角度為2°為目標(biāo)，進(jìn)行鋪層設(shè)計(jì)和變形仿真模擬。建立厚度、鋪層方式與變形角度的關(guān)系，篩選出優(yōu)化的鋪層和厚度，為下一步進(jìn)行縮比典型試驗(yàn)件的設(shè)計(jì)和研制提供理論指導(dǎo)。
展開 批量提取Abaqus的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)(初始坐標(biāo)、指定Step下的變形量、變形后節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)) ￥40
<h2>摘要</h2><p>本文介紹如何使用Python腳本二次開發(fā)來批量提取ABAQUS輸出數(shù)據(jù)庫（ODB）文件中指定Step下的Set節(jié)點(diǎn)集變形量。通過詳細(xì)的步驟說明、代碼示例和圖片展示，您將學(xué)會如何使用該腳本，自動化輸出CSV文件包含（Node Label；Step Name、Increment、Step Time，U1，U2）。</p><p>如果還需要按Increment提取每個(gè)增量下的變形后的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的話，在提取變形量的基礎(chǔ)上，與初始坐標(biāo)進(jìn)行簡單的計(jì)算就可以求得坐標(biāo)。 （備注：該代碼只提取了x，y方向的變形量）</p><h2>1. 問題描述</h2><p>在工程仿真和分析領(lǐng)域，提取ABAQUS輸出數(shù)據(jù)庫（ODB）文件中的節(jié)點(diǎn)集變形量是一項(xiàng)常見任務(wù)。然而，手動提取這些數(shù)據(jù)是一項(xiàng)繁瑣且容易出錯(cuò)的工作。因此，需要一種自動化的方法來批量提取指定步驟下按節(jié)點(diǎn)集組織的變形量數(shù)據(jù)。</p><h2>2. 實(shí)例展示</h2><p>假設(shè)我們有一個(gè)名為`example.odb`的ODB文件，其中包含名為`Step-x`的步驟和名為`Set-x`的節(jié)點(diǎn)集。運(yùn)行以上代碼后，腳本會自動將該步驟下節(jié)點(diǎn)集的變形量提取出來，并保存為`NodalDisplacement.csv`文件。
展開 OCAD應(yīng)用：多檔變形系統(tǒng)設(shè)計(jì)
雙光楔變形系統(tǒng)可以作為非對稱擴(kuò)束或圖形變形的雙光楔附加系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用雙光楔消色差及兩組膠合光楔的不同傾斜角度，可以改變系統(tǒng)視場角度，再加上光楔子午及弧矢兩個(gè)不同方向的主要使系統(tǒng)在兩個(gè)不同方向上放大倍率不同可以構(gòu)成使像面變寬或變窄的變形系統(tǒng)。雙光楔變形系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于寬銀幕電影（視頻）的拍攝及放映方面極其方便有效。圖1顯示了變形系統(tǒng)在兩個(gè)不同方向的光學(xué)示意圖。圖2顯示了變形系統(tǒng)變形圖像示意圖。左側(cè)為矩形圖像變形，右側(cè)是圓形圖像變形效果圖。圖中紅色圖形為變形前物方原形，藍(lán)色為變形后像方效果。
圖1.雙光楔變形系統(tǒng)兩個(gè)方向光路示意圖
圖2.雙光楔變形系統(tǒng)變形圖像示意圖
圖3.雙光楔變形系統(tǒng)精度分析圖
利用一對雙光楔的轉(zhuǎn)動改變光楔轉(zhuǎn)角可以獲得多檔位不同變形比的可調(diào)變形比系統(tǒng)，如圖4。
圖4.雙光楔變形系統(tǒng)多檔位變形圖像示意圖
在設(shè)計(jì)雙光楔變形系統(tǒng)前，必須首先設(shè)計(jì)好系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)初步構(gòu)架。利用雙光楔消色差原理選擇光學(xué)材料以及每塊光楔的楔角，然后確定系統(tǒng)總面數(shù)以及光楔所在位置，如圖5。
圖5.雙光楔變形系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)參數(shù)表
然后通過OCAD程序主界面“設(shè)計(jì)”菜單中“雙光楔變形系統(tǒng)設(shè)計(jì)”命令，根據(jù)對變形系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)界面如圖6。在設(shè)計(jì)界面左上角有一個(gè)變形系統(tǒng)類型選項(xiàng)，通過下拉式菜單可以選擇固定變形系統(tǒng)或多檔變形系統(tǒng)兩類不同模式。
圖6.雙光楔變形系統(tǒng)設(shè)計(jì)界面
多檔變形系統(tǒng)設(shè)計(jì)
有時(shí)需要利用調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)雙光楔的傾斜角度可以獲得不同變形效果，多檔變形系統(tǒng)是在固定變形系統(tǒng)的基礎(chǔ)上可以完成多個(gè)變形效果的系統(tǒng)。通過選擇“多檔變形系統(tǒng)”選項(xiàng)后可以獲得多檔變形系統(tǒng)設(shè)計(jì)窗體，如圖7。
設(shè)計(jì)方法基本好固定變形系統(tǒng)的方法一致。
展開 CEL與Lagrange模型在大變形分析時(shí)的適用性CEL與Lagrange模型在大變形分析時(shí)的適用性
對同一個(gè)模型來講，通常，拉格朗日建模方式計(jì)算更加準(zhǔn)確，計(jì)算效率更高，因?yàn)樗械膸缀误w都采用拉格朗日單元類型，而CEL建模方式的計(jì)算更加耗時(shí)，且產(chǎn)生的文件更大，一個(gè)直接的原因是流體或大變形幾何體是歐拉體模型，采用歐拉單元建模，而歐拉單元的數(shù)量要明顯多于相應(yīng)的拉格朗日模型的單元數(shù)量。
但是，如果模型要經(jīng)歷極大變形，那么這兩種建模方式的優(yōu)劣就要好好評價(jià)一下了。在大變形分析中，拉格朗日模型容易發(fā)生網(wǎng)格畸變，網(wǎng)格畸變區(qū)的計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性將會大打折扣，產(chǎn)生不可信的結(jié)果甚至計(jì)算中斷得不到結(jié)果；而CEL模型在犧牲一定的幾何模型精度和結(jié)果準(zhǔn)確性的前提下，計(jì)算會非常穩(wěn)定，網(wǎng)格不會發(fā)生畸變，相較于拉格朗日的網(wǎng)格畸變區(qū)反而會得到更加合理的計(jì)算結(jié)果。所以，在選擇建模分析方式時(shí)，尤其是大變形分析，兩種方法孰優(yōu)孰劣，需要結(jié)合一定的經(jīng)驗(yàn)和以往案例，選擇折中處理或者兩種都用以綜合衡量。
本篇案例是一個(gè)鉚接案例，如下面的示意圖所示。 ? 具體的模型長下面這樣：左邊是中央截面圖，右面是實(shí)物圖，上下兩部分是沖模，張揚(yáng)帶孔圓盤是固定模板，上下兩部分沖模同時(shí)施力以使鉚釘達(dá)到最終的變形。 ? 這個(gè)過程很明顯是一個(gè)極限大變形過程，我們可能關(guān)心這個(gè)過程中的三個(gè)問題：
1、 鉚釘在成型過程中的變形是否適當(dāng)？
2、 成型后，鉚釘是否有足夠的力量保持材料的連接？
3、 成型過程工具的壓力是否足夠？
那么這三個(gè)關(guān)心的問題我們可以考察分析鉚釘?shù)?em>變形位移、成型后的等效塑性變形和成型過程中的沖模受力等變量，去評估我們關(guān)心的問題從而做出一些結(jié)論或改進(jìn)。 本案例不再進(jìn)行step by step的演示，各位小伙伴可以自行練習(xí)。下面來具體看一下分析模型和相關(guān)結(jié)果。 ?
左邊是拉格朗日建模，右邊是CEL建模。兩種建模方式中，接觸全部采用無摩擦通用接觸。
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OCAD應(yīng)用：多檔變形系統(tǒng)設(shè)計(jì)
雙光楔變形系統(tǒng)可以作為非對稱擴(kuò)束或圖形變形的雙光楔附加系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用雙光楔消色差及兩組膠合光楔的不同傾斜角度，可以改變系統(tǒng)視場角度，再加上光楔子午及弧矢兩個(gè)不同方向的主要使系統(tǒng)在兩個(gè)不同方向上放大倍率不同可以構(gòu)成使像面變寬或變窄的變形系統(tǒng)。雙光楔變形系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于寬銀幕電影（視頻）的拍攝及放映方面極其方便有效。圖1顯示了變形系統(tǒng)在兩個(gè)不同方向的光學(xué)示意圖。圖2顯示了變形系統(tǒng)變形圖像示意圖。左側(cè)為矩形圖像變形，右側(cè)是圓形圖像變形效果圖。圖中紅色圖形為變形前物方原形，藍(lán)色為變形后像方效果。
圖1.雙光楔變形系統(tǒng)兩個(gè)方向光路示意圖
圖2.雙光楔變形系統(tǒng)變形圖像示意圖
圖3.雙光楔變形系統(tǒng)精度分析圖
利用一對雙光楔的轉(zhuǎn)動改變光楔轉(zhuǎn)角可以獲得多檔位不同變形比的可調(diào)變形比系統(tǒng)，如圖4。
圖4.雙光楔變形系統(tǒng)多檔位變形圖像示意圖
在設(shè)計(jì)雙光楔變形系統(tǒng)前，必須首先設(shè)計(jì)好系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)初步構(gòu)架。利用雙光楔消色差原理選擇光學(xué)材料以及每塊光楔的楔角，然后確定系統(tǒng)總面數(shù)以及光楔所在位置，如圖5。
圖5.雙光楔變形系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)參數(shù)表
然后通過OCAD程序主界面“設(shè)計(jì)”菜單中“雙光楔變形系統(tǒng)設(shè)計(jì)”命令，根據(jù)對變形系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)界面如圖6。在設(shè)計(jì)界面左上角有一個(gè)變形系統(tǒng)類型選項(xiàng)，通過下拉式菜單可以選擇固定變形系統(tǒng)或多檔變形系統(tǒng)兩類不同模式。
圖6.雙光楔變形系統(tǒng)設(shè)計(jì)界面
多檔變形系統(tǒng)設(shè)計(jì)
有時(shí)需要利用調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)雙光楔的傾斜角度可以獲得不同變形效果，多檔變形系統(tǒng)是在固定變形系統(tǒng)的基礎(chǔ)上可以完成多個(gè)變形效果的系統(tǒng)。通過選擇“多檔變形系統(tǒng)”選項(xiàng)后可以獲得多檔變形系統(tǒng)設(shè)計(jì)窗體，如圖7。
設(shè)計(jì)方法基本好固定變形系統(tǒng)的方法一致。
展開 塑料熱變形溫度測試影響因素，附常見塑料熱變形溫度匯總
熱變形溫度是指對浸在120°C/h的升溫速率升溫的導(dǎo)熱的液體介質(zhì)中的一定尺寸的矩形材料試樣施以規(guī)定負(fù)荷，試樣中點(diǎn)的變形量達(dá)到與試樣高度相對應(yīng)的規(guī)定值時(shí)的溫度，是衡量材料耐熱性能的重要指標(biāo)之一。
1.測試方法對熱變形溫度結(jié)果的影響
常用熱變形溫度測試標(biāo)準(zhǔn)
(1)GB/T1634-2004 (2)ASTM D648-2007 (3)ISO 75-2：2013
注：由于1和3測試方法完全一樣，這里只討論1和2之間的區(qū)別
同種材料在相同實(shí)驗(yàn)條件下，根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)以及樣條獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下
結(jié)果分析：不論何種材料，按照不同測試方法得到的結(jié)果確實(shí)存在一定差別，且有著相同的規(guī)律：GB/T1634-2004 4X10X80（平放）＜GB/T1634-2004 4X10X120(側(cè)立)＜ASTMD648-2007 6.4X13X130（側(cè)立）。
2.硅油黏度對熱變形溫度的影響
根據(jù)熱變形溫度測試原理，硅油只是一種介質(zhì)，用來保證樣品不同方位受熱均勻穩(wěn)定，理論上對測試結(jié)果沒有影響。但當(dāng)硅油使用時(shí)間較長以后，由于受到污染（樣品在高溫條件下分離出小顆粒渣滓），硅油會變得混濁，顏色變深，從而增加硅油的黏度，當(dāng)黏度過大導(dǎo)致硅油不能均勻流動時(shí)，會對測試結(jié)果造成一定的誤差。
3.熱變形測試起始溫度對測試結(jié)果的影響
在GB/T1634-2004標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：每次實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，加熱裝置的溫度應(yīng)低于27°C，除非以前的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明，對測試的具體材料在較高溫度下開始不會引起誤差。
展開 MeshWorks—強(qiáng)大的整車快速變形方法
在白車身第一版數(shù)據(jù)發(fā)布之前，通過MeshWorks強(qiáng)大的的整車網(wǎng)格變形功能，可以快速對base白車身模型進(jìn)行多種變形方案，然后通過仿真計(jì)算迅速獲得性能指標(biāo)，進(jìn)行分析方案優(yōu)劣和迭代。此手段已經(jīng)非常成熟，在國外及國內(nèi)多家OEM廠商的研發(fā)流程中得到大量的應(yīng)用。
MeshWorks是國際公認(rèn)的最好的網(wǎng)格變形工具，具有多種變形技術(shù)和方法，在整車或白車身變形領(lǐng)域，具有非常巨大的功能優(yōu)勢。
目前，MeshWorks主要有兩種整車變形方法：
采用獨(dú)有的OCB&DCB （original control block & deformed control block）方法進(jìn)行整車變形
采用獨(dú)有的1D mapping技術(shù)進(jìn)行整車變形
本文采用的是二者結(jié)合的一種新方法，具備兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，更簡單高效。
通常變形的目標(biāo)是一些目標(biāo)線條或者匹配新的造型CAS面，變形步驟如下：
首先提取原model的特征線：
通過OCB&DCB面板創(chuàng)建對稱面，并劃分網(wǎng)格
得到完整的OCB
再通過1D mapping的方法得到DCB：
然后unrealize焊點(diǎn)和結(jié)構(gòu)膠，以及創(chuàng)建小特征孔的集合set。這里通過創(chuàng)建set，可以使整車變形時(shí)圓孔的特征保持不變。
在通過impose面板導(dǎo)入OCB及DCB模型即可完成變形
變形后在進(jìn)行進(jìn)一步的局部調(diào)整、斷面匹配、網(wǎng)格修復(fù)等操作，最后在realize所有的焊點(diǎn)和結(jié)構(gòu)膠。
展開 吸能防沖構(gòu)件壓潰變形模擬 ￥9.99
1、 引言
防沖吸能構(gòu)件是通過塑性變形吸收能量來確保煤礦井下液壓支架在沖擊地壓發(fā)生時(shí)正常工作的關(guān)鍵構(gòu)件，在防治沖擊地壓災(zāi)害方面具有重要作用。該構(gòu)件既能在準(zhǔn)靜態(tài)支護(hù)過程中與液壓立柱共同提供工作阻力，又能在沖擊地壓發(fā)生時(shí)快速變形吸收能量，從而保證整個(gè)巷道支護(hù)系統(tǒng)不因沖擊而變形或崩塌。本案例圍繞吸能構(gòu)件壓潰變形展開建模復(fù)現(xiàn)，借助ABAQUS有限元軟件進(jìn)行數(shù)值模擬。本次復(fù)現(xiàn)主要聚焦于建模過程教學(xué)，不涉及參數(shù)優(yōu)化內(nèi)容。
2、 幾何模型與材料參數(shù)
（1） 模型構(gòu)建：
本案例采用三維可變形殼單元構(gòu)建吸能構(gòu)件模型，殼單元厚度為8 mm，采用三維離散剛性殼單元構(gòu)建剛性板。為保證吸能構(gòu)件計(jì)算精度，將其網(wǎng)格邊長設(shè)置為5 mm，因本案例僅模擬吸能構(gòu)件的壓潰變形，可將剛性板的網(wǎng)格邊長設(shè)為50 mm，既能避免因網(wǎng)格尺寸過小導(dǎo)致的計(jì)算速度緩慢，又能避免因網(wǎng)格尺寸過大導(dǎo)致的模型不收斂，數(shù)值模型如下圖所示：
圖1吸能構(gòu)件
圖2 剛性板
圖3 吸能構(gòu)件壓潰變形數(shù)值模型
6、 計(jì)算結(jié)果
圖9 位移云圖
圖10應(yīng)變云圖
7、 結(jié)論與拓展應(yīng)用
（1） 結(jié)論
有限元模型可以較為準(zhǔn)確地模擬吸能構(gòu)件的壓潰變形過程，并可進(jìn)一步分析其防沖吸能性能，吸能構(gòu)件厚度、材料強(qiáng)度及其塑性變形特征均為其防沖吸能性能的關(guān)鍵影響因素。
（2） 工程建議
在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，可通過增加吸能構(gòu)件壁厚、提高鋼材強(qiáng)度，以及根據(jù)其塑性變形特點(diǎn)設(shè)計(jì)吸能構(gòu)件形狀等方法，提高其防沖吸能性能，進(jìn)而增強(qiáng)煤礦井下巷道支護(hù)性能。
（3） 拓展方向
該模擬方法可用于其他類型吸能構(gòu)件的壓潰變形模擬分析及吸能構(gòu)件性能優(yōu)化設(shè)計(jì)。
8、 附件：本案例中的全過程教學(xué)（文字）、abaqus模型文件（包括cae、odb和inp文件）
展開 這是一條很好的焊接變形控制措施
薄板焊接變形具有復(fù)雜性、多元性的特點(diǎn)，是國內(nèi)外焊接制造的一個(gè)技術(shù)難題。本文針對生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，對翼板焊接變形進(jìn)行分析，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果進(jìn)行反變形處理，優(yōu)化焊接順序，較好地解決了焊接變形的問題。
2. 焊接變形的種類
焊接過程中焊件產(chǎn)生的變形稱為焊接變形。隨著溫度的下降，變形一直在進(jìn)行，直到溫度變?yōu)槭覝兀?em>變形趨于穩(wěn)定。此時(shí)殘留的變形稱之為焊接殘余變形。焊接殘余變形我們可以分為兩大類：整體變形和局部變形。
（1）整體變形?橫向收縮變形：焊接后沿垂直焊縫軸線方向的尺寸收縮。焊接熱輸入、裝配間隙和接頭形式等是產(chǎn)生橫向收縮變形的主要影響因素。
當(dāng)兩板自由對接、焊縫不長、橫向沒有約束時(shí)，橫向收縮變形量要比縱向的大得多。
縱向收縮變形：焊件沿焊縫長度方向上尺寸的收縮，隨焊縫長度的增加其收縮量也增加。另外，還有其他影響因素，如焊件的截面積、焊接熱輸入、焊接工藝等。
彎曲變形：如果焊件上的焊縫不位于焊件的中性軸上，并且相對于中性軸不對稱（上下、左右），則焊后焊件將會產(chǎn)生彎曲變形。
（2）局部變形?角變形：焊接時(shí)，因焊接區(qū)沿板材厚度方向不均勻的橫向收縮而引起的回轉(zhuǎn)變形稱為角變形。角變形的大小通常與坡口形式、焊接層數(shù)、焊接方法等有關(guān)。
波浪變形：焊后構(gòu)件產(chǎn)生形似波浪的變形稱為波浪變形。這種變形主要發(fā)生在板厚較小（6～8mm以下）的情況。薄板對接焊后，存在于板中的內(nèi)應(yīng)力，在焊縫附近是拉應(yīng)力，離開焊縫較遠(yuǎn)的兩側(cè)區(qū)域?yàn)閴簯?yīng)力，如壓應(yīng)力較大，平板失去穩(wěn)定就產(chǎn)生波浪變形
3. 焊接變形產(chǎn)生的原因
焊接應(yīng)力影響、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、工藝制定不合理等因素都是產(chǎn)生焊接變形的原因。焊接變形量的大小受到焊接加工過程中的各種工藝流程和參數(shù)的影響，是一個(gè)十分復(fù)雜的形成過程。
展開 模具熱處理變形與開裂的預(yù)防措施
合理安排工藝流程
正確處理機(jī)械加工與熱處理之間的關(guān)系，合理安排工藝流程，使冷、熱加工密切配合是減小模具熱處理變形的有效措施。
1、合理安排工藝流程的關(guān)鍵
有些模具的變形，單從熱處理的角度來考慮是無法解決問題的，但如轉(zhuǎn)換思維方式，從整個(gè)工藝流程著手，往往能收到意想不到的效果。圖8所示是一半圓形模具，由于形狀不對稱，淬火時(shí)會產(chǎn)生顯著的扭曲變形。如在淬火前加工成整體的圓環(huán)，等熱處理后再用鋸片砂輪將其切成兩件，則不但降低成本，還可以減少變形。
圖8 半圓形模具
2、根據(jù)特點(diǎn)預(yù)留加工余量
熱處理時(shí)難免會有變形，如能掌握其變形特點(diǎn)，合理地預(yù)留加工余量，不但可簡化熱處理操作，還能減少隨后的機(jī)械加工，特別是磨削加工的工作量。圖9所示為一個(gè)45鋼的成型模，熱處理后內(nèi)孔會趨向脹大，故機(jī)械加工時(shí)，應(yīng)預(yù)先留出負(fù)公差，使熱處理后符合設(shè)計(jì)要求。
對于那些事先無法預(yù)料變形大小和方向的模具，則可在型腔未加工到設(shè)計(jì)尺寸前，進(jìn)行一次試淬，根據(jù)其變形特點(diǎn)，留出相應(yīng)的機(jī)械加工余量。
圖9 成型模
3、必要的去應(yīng)力退火或時(shí)效處理
對于精密模具，因其切削加工或磨削加工產(chǎn)生的應(yīng)力會引起變形與開裂，故如在工藝流程中增加去應(yīng)力退火或時(shí)效處理，往往能顯著減少變形并防止開裂。例如，對于細(xì)長軸類及形狀復(fù)雜的模具，在粗加工成型后進(jìn)行一次去應(yīng)力退火，以消除切削加工應(yīng)力，這對減少淬火變形十分有效。
展開 線切割加工的工件又變形了，咋辦？
線切割加工工件變形的原因
將一根竹子從中間劈開，竹片兩半都會變彎，大半彎得少，小半彎得多。這就是材料本身會有應(yīng)力，劈開的過程打破了材料原有應(yīng)力的平衡狀態(tài)，通過變形來恢復(fù)平衡。線切割加工工件變形也是同樣的道理，其切割過程打破了工件原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)。
線切割加工的變形大小與工件的結(jié)構(gòu)有關(guān)系。窄長形狀的凹模、凸模易產(chǎn)生變形，其變形的大小與形狀復(fù)雜程度、長寬比等有關(guān)系；壁厚較薄的工件容易產(chǎn)生變形。
如果變形非常小，在加工要求的精度范圍以內(nèi)，這種變形幾乎可以忽略不計(jì)。但如果變形超出了加工精度要求，會使尺寸出現(xiàn)明顯偏差，影響工件的加工形狀。
造成變形的原因是多方面的，譬如，材料問題、熱處理問題、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題、工藝安排問題及線切割時(shí)工件的裝夾和切割路徑選擇問題等等。這些多方面的原因?qū)?dǎo)致材料內(nèi)部應(yīng)力作用發(fā)生變形。
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9個(gè)影響熱處理變形的因素
一般，工件的外緣部位殘余應(yīng)力較高，當(dāng)溫度的上升從外部開始進(jìn)行時(shí)，外緣部位變形較大，殘余應(yīng)力引起的變形包括彈性變形和塑性變形兩種。
加熱時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力和想變應(yīng)力都是導(dǎo)致變形的原因。加熱速度越快、工件尺寸越大、截面變化越大，則加熱變形越大。熱應(yīng)力取決于溫度的不均勻分布程度和溫度梯度，它們都是導(dǎo)致熱膨脹發(fā)生差異的原因。如果熱應(yīng)力高于材料的高溫屈服點(diǎn)，則引起塑性變形，這種塑性變形就表現(xiàn)為“變形”。
相變應(yīng)力主要源于相變的不等時(shí)性，即材料一部分發(fā)生相變，而其它部分還未發(fā)生相變時(shí)產(chǎn)生的。加熱時(shí)材料的組織轉(zhuǎn)變成奧氏體發(fā)生體積收縮時(shí)可出現(xiàn)塑性變形。如果材料的各部分同時(shí)發(fā)生相同的組織轉(zhuǎn)變，則不產(chǎn)生應(yīng)力。為此，緩慢加熱可以適當(dāng)降低加熱變形，最好采用預(yù)熱。
此外，由于加熱中因自重而出現(xiàn)“塌陷”變形的情況非常多，加熱溫度越高，加熱時(shí)間越長，“塌陷”現(xiàn)象越嚴(yán)重。
四、冷卻與變形
冷卻不均時(shí)將產(chǎn)生熱應(yīng)力導(dǎo)致變形發(fā)生。因工件的外緣和內(nèi)部存在冷卻速度差異，該熱應(yīng)力是不可避免的，淬火情況下，熱應(yīng)力與組織應(yīng)力疊加，變形更為復(fù)雜。加之組織的不均勻、脫碳等，還會導(dǎo)致相變點(diǎn)出現(xiàn)差異，相變的膨脹量也有所不同。
總之，“變形”是相變應(yīng)力和熱應(yīng)力共同所致，但并非全部應(yīng)力都消耗在變形上，而是一部分作為殘余應(yīng)力存在于工件中，這種應(yīng)力就是導(dǎo)致時(shí)效變形和時(shí)效裂紋的原因。
展開 薄板單面密集焊縫焊后彎曲變形分析
摘要 針對2 mm的316L薄板單面密集焊縫結(jié)構(gòu)，采用數(shù)值模擬的方法分析了兩種焊接方案下的薄板焊接彎曲變形. 利用高度測量裝置建立了薄板彎曲變形測量方法，進(jìn)行了兩種焊接方案的工藝試驗(yàn)，對焊后彎曲變形進(jìn)行了測量. 在此基礎(chǔ)上，對數(shù)值模擬和工藝試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行了對比. 結(jié)果表明，薄板單面密集焊縫結(jié)構(gòu)焊接后呈船形變形，拉通焊彎曲變形中心接近于板中心，而兩端向中間焊彎曲變形中心偏向板的先焊位置. 兩端向中間焊在長度方向彎曲變形量小于拉通焊，兩端向中間焊的焊接方案較優(yōu).
20世紀(jì)90年代以來，發(fā)達(dá)國家在軍事制造和工業(yè)生產(chǎn)中，薄板鋼材的使用情況日益劇增. 板厚的減薄能節(jié)約材料，減輕產(chǎn)品質(zhì)量，但給焊接生產(chǎn)帶來了不小的難題. 2 mm以下薄板焊接過程中，存在容易燒穿、變形大、焊縫成形不良等問題. 薄板剛度小，焊接過程中易產(chǎn)生彎曲變形，甚至失穩(wěn)發(fā)生波浪變形，從而嚴(yán)重影響焊接結(jié)構(gòu)的精度和質(zhì)量，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量隱患. 薄板單面密集焊縫結(jié)構(gòu)在薄板的單面密集分布著多條焊縫，其焊接變形具有復(fù)雜性、多元性. 多條焊縫的焊接順序、焊接方向選擇直接影響到薄板焊后形狀，控制不當(dāng)極易引起產(chǎn)品質(zhì)量隱患. 合理的設(shè)計(jì)薄板焊接順序方案，對于控制薄板焊接變形和薄板結(jié)構(gòu)的安全應(yīng)用非常重要.
1.試驗(yàn)方法
1.1 薄板單面密集焊縫結(jié)構(gòu)
一種典型的薄板單面密集焊縫結(jié)構(gòu)，其模型示意圖如圖1所示.
展開 技術(shù)｜控制焊接殘余變形的工藝措施
1、利用反變形法控制焊接變形
為了抵消和補(bǔ)償焊接變形，在焊前進(jìn)行裝配時(shí)，先將工件向與焊接變形相反的方向進(jìn)行人為的變形，這種方法稱為反變形法。反變形法是生產(chǎn)中最常用的方法，通常適用于控制焊件的角變形和彎曲變形。
2、用剛性固定法控制焊接變形
利用夾具、支撐、專用胎具、定位焊等方法來增大結(jié)構(gòu)的剛性，減小焊接變形的方法稱為剛性固定法。剛性固定法簡單易行，是生產(chǎn)中常用的一種減小焊接變形的方法。生產(chǎn)中常用剛性固定配合反變形來控制焊接變形。
3、選擇合理的裝焊順序控制焊接變形
同一焊接結(jié)構(gòu)，采用不同的裝焊順序，所引起的焊接變形量往往不同，應(yīng)選擇引起焊接變形最小的裝焊順序。一般采取先總裝后焊接的順序，結(jié)構(gòu)焊后焊接變形較小。
4、選擇合理的焊接順序控制焊接變形
當(dāng)焊接結(jié)構(gòu)上有多條焊縫時(shí)，不同的焊接順序?qū)鸩煌暮附?em>變形量。合理的焊接順序是指：當(dāng)焊縫對稱布置時(shí)，應(yīng)采用對稱焊接；當(dāng)焊縫不對稱布置時(shí)，應(yīng)先焊焊縫小的一側(cè)。此外，采用跳焊法、分段退焊法等控制焊接變形均有較好的效果。
5、散熱法
散熱法又稱強(qiáng)迫冷卻法。就是把焊接處熱量散走，使焊縫附近的金屬受熱面大大減小，達(dá)到減小變形的目的。散熱法有水浸法和散熱墊法。
6、錘擊法
利用錘擊焊縫使焊縫延伸，就能在一定程度上克服由焊縫收縮所引起的變形。例如，薄板對接焊后會產(chǎn)生波浪變形，就可以用錘在焊縫長度方向上對焊縫進(jìn)行錘擊來克服其變形。
7、選擇合理的焊接方法
選用能量比較集中的焊接方法如CO2氣體保護(hù)焊、等離子弧焊來代替氣焊和手工電弧焊進(jìn)行薄板焊接，可減小變形量。
展開 舉升門飾板防變形的變壁厚設(shè)計(jì)
在方案2中，該處的變形趨勢由正值均變?yōu)樨?fù)值（如圖6中的-0.5735mm和-0.3963mm），這樣，舉升門飾板的變形趨勢是遠(yuǎn)離后風(fēng)窗玻璃的黑邊線，向板金的翻邊彎曲，可通過在舉升門飾板背面的支撐筋的高度來調(diào)節(jié)其變形量，利于控制變形。
再者，關(guān)于翹曲變形的CAE模流分析，其分析出的翹曲變形數(shù)值并不一定準(zhǔn)確，但其變形趨勢卻是準(zhǔn)確的。因此，在產(chǎn)品試制出來后，通過檢具來檢測其變形量數(shù)值，如果變形數(shù)值過大，可在模具上打磨動模變壁厚區(qū)域，調(diào)整變壁厚處料厚，從而可對變形量進(jìn)行調(diào)整，使之符合檢具。
總結(jié)
利用變壁厚技術(shù)方案，可解決舉升門飾板的變形，也可以解決類似盒形零件的變形，比如前、后門飾板，其模具上的變壁厚的位置，也相當(dāng)于預(yù)留了調(diào)整壁厚的余量，為后期修改提供了方便，節(jié)約修模的費(fèi)用。借助于CAE技術(shù)，對變形量和變形趨勢進(jìn)行分析，可大大降低開發(fā)周期，從而降低開發(fā)成本。
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