手把手教你结构设计（入门到熟练）

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冷弯型钢是一种经济的截面轻型薄壁钢材,截至目前,我国共有1000多条冷弯型钢生产线,生产能力达到每年1500万吨,它广泛应用于国民经济的各个领域,而辊弯成型是冷弯型钢成型的最主要的方式,因此,对辊弯成型过程进行系统的理论研究,揭示其成型规律,研究实用的辅助设计软件,指导实际生产设计,具有重大的理论意义和使用价值。辊弯成型属于复杂的板带深加工方法,其复杂性表现在辊弯成型是几何、材料和接触边界等多重非线性的变形过程,而且影响成型过程的因素非常多。因此,辊弯成型技术研究是一个非常复杂的课题,目前,国内外学者对此还没有提出一种非常完善又精确的分析方法。本文首先综述国内外有关冷弯型钢生产现状、成型工艺技术、成型理论、成型过程计算机模拟和CAD技术的研究进展。然后通过有限元法、有限条法、解析法三种方法的对比,系统研究辊弯成型机理。最后介绍了辊弯成型设计的网络化及设计、仿真、知识库的一体化实现模型。借助于大型商业有限元软件ABAQUS/Explicit模拟辊弯成型过程,并将模拟后的结果导入implicit模块,研究材料弹复过程,将计算结果与实验结果进行了对比,得到了一致的结果,证明模型的正确性与可靠性。通过这一过程,熟悉了辊弯成型设计的过程以及轧制工艺流程,得到的结果可以作为后续其他理论的参考。在有限元方法和结构分析的有限条方法的基础上,引入固体力学有限形变理论,系统的研究了网格划分理论,并首次实现了有限条网格的不均分划分,严格的推导了计算列式,并以普通槽钢、外卷边槽钢(冷弯中梁)做了考证,结果吻合较好。由于数值方法的计算成本比较高,对工程师的要求也比较高,本文还提出了一种新的基于机架间平均纵向应变的解析方法,采用以累计弦长为参数的3次样条曲线拟合不同机架上相同位置的点,计算机架间的平均延伸量,进而得到机架间的平均纵向应变。该方法计算速度快,比传统的直线逼近和其他曲线方式逼近的解析法更科学,并将结果与有限元结果进行了比较,趋势相当吻合。以上三种方法,从计算的精度与可靠性看,有限元法优于有限条法,而有限条法优于解析法;从计算的速度上看解析法明显优于有限条法,而有限条法优于有限元法;从对工程师技术要求程度上看,解析法和有限条法相差不大,但明显优于有限元法。本文将多agent理论引入辊弯成型领域,搭建了基于多agent的辊弯成型辅助设计平台体系结构。利用网络化技术,实现了用户的异地产品设计的要求,实现了分布式运算能力。将以上三种分析方法区别的应用于在该多agent系统中,可以更加快速,准确的模拟辊弯成型过程。总之,本文所使用的解析法、有限元法以及不均分有限条法证明是正确和有效的,均能模拟多种冷弯型钢成型的过程。另外,应用多agent技术,将辊弯成型的设计、仿真、知识库有机的,分布式的集成在一起,建立了基于网络的分布式辊弯成型计算机辅助设计仿真系统,在科学分析的基础上,大大降低了工具的制造成本和设计风险,除此之外,使辊弯成型的产品设计变得更加通用,推动我国自有知识产权的商用仿真软件的发展