simufact.forming11.0环轧新功能详解

通过以前的帖子，大家应该能看到 simufact软件在环轧仿真方面的优势，随着11.0新版的发布。环轧的功能得到了进一步的提升，这个软件每一个版本的升级都会有很大的改动，而不像目前市场上的某些软件，往往升级只是版本号的升级，对于用户体验及软件功能没有什么改变。所以，这点来说我还是挺佩服德国人的。对于以往的环轧功能介绍这里就不多说了，我们主要来看看在新版本中软件如何与实际的工艺结合的更紧密，使得有限元模型也更加接近实际，使仿真结果更加精确。
一直以来，对于环轧模拟中几个复杂的运动定义，抱辊实际中是以一个点位圆心，随着环件的长大，绕圆心沿着一段圆弧运动。端面轧辊一方面沿环件轴向下压，随着环件的长大，还要沿其径向后退。且环轧工艺一般分为多个阶段。对于这两个运动的设置一直给大家带来了不便。
通常对于抱辊的运动都做简化，或者在建模的时候以主动辊为中心，计算出抱辊的运动轨迹，作为边界条件输入软件中来进行计算。由于是曲线运动，所以常见的都是导入abaqus或marc中来进行模拟， deform虽然具备环轧模块，但是其不能考虑抱辊和端面轧辊的曲线运动，一般应用也很少。
以往定义端面轧辊的运动，我们常见的都是在excel里面，通过匀加速直线运动及等体积这些规律计算出相应的速度，制作出时间—速度/时间—位移数据。然后导入abaqus或者marc中进行定义。这样来做往往不太精确。因为环轧是一个动态过程，不断旋转变形。除非将时间分隔成非常细小的一段段。往往给我们前期的处理带来了一定的不便。
随着simufact.forming软件的上市，针对环轧工艺的特点，开发出环轧设备库，极大的方便了我们的使用。在以前的老版本中我们只需要定义旋转中心和旋转半径，抱辊的运动便由程序自动控制随着环件的长大而逐渐运动，关于这些大家可以找找以前我发表的一些资料，在simufact在材料成形及控制工程中的应用一书中也有详细的案例讲解。这里便不多讲了。
我们大家都知道实际的环轧工艺中一般分为多个阶段，这些阶段均通过环件的直径来区分，因为实际设备中有一个测量辊，时时对环件的直径进行测量。然后反馈到设备的控制系统。当环件直径达到设定的数值时，便转换工艺参数，进行下一阶段的加工。
德国人做事确实专业，在sf11.0版本中，我们便可以通过定义测量辊，结合定义以直径为变量的曲线，达到与实际一样的效果，先上一个示意图给大家看看。

首先在simufact中作环轧仿真时，必须使总体模型的XY平面中心与芯辊的圆心重合。看下图右侧示意图相信大家就明白了，只有放置于芯辊中心，程序才能根据我们设定的抱辊旋转圆心和半径自动计算其旋转轨迹。

结合上图我们先来看看11.0里面有哪些新功能，首先，我们可以选择定义测量辊，然后在下面我们可以选择端面轧辊，以及可以设定让端面轧辊的后退运动与环件的长大同步，同时其旋转也可以同步。对于端面轧辊沿环件轴向的下压，我们可以通过直径—速度表来控制。
那么有了这些运动，我们还需要定义主动辊的旋转，芯辊沿环件径向的进给及端面轧辊沿环件轴向的下压，引入了测量辊，我们通过直径—速度表来定义这些运动相对就简单多了。假定有如下工艺，我们分别定义主动辊、芯辊及端面轧辊的运动如下。
主动辊一直以固定速度旋转。转速为30转/分。假设工件原始外径为1400mm，最终外径为2089mm。下图意为，从原始直径1400mm到最终外径2089mm，主动辊转速为30转/分。

如图所示，芯辊沿+Y向进给，假定工艺为四个阶段。设置如图所示，注意方向、表格属性、单位。

端面轧辊的后退与旋转都交由软件自动控制了，还有其下压需要我们设定。设定如下图。其实道理都一样，注意选择表格类型为直径—速度表。注意单位即可。


当然了，引入测量辊后，还有没有其它的设定和以往不同的呢？当然有，我们还需要给测量辊添加一个弹簧，让其给工件一个很小的力，但不至于太大使工件变形，只是为了让其紧靠工件。而且还能随着工件的长大，压缩弹簧使测量辊后退。
怎么设置呢，如下图所示。注意弹簧的方向与测量辊的运动方向。


还有一点，在新版本中，点击动画预览，可以观测我们设定的抱辊的运动轨迹。这在以往的版本中是不能实现的，如图。

今天就先介绍这么多吧，如果有疑问可以参考以往的帖子或者书籍。更深入的交流可以跟帖留言。