經(jīng)由過程 HyperXtrude對幕墻立柱鋁型材模具強(qiáng)度仿真闡發(fā)

1 概述

幕墻立柱是鋁合金建筑材估中 最為常見的一種型材，是幕墻受力的支持 框架，在幕墻中起到主要 的感化 ，也是幕墻材料臨盆 中最難臨盆 的一種。一個幕墻工程定單 的臨盆 常常 由于 某個幕墻立柱沒有完成而拖慢全部 工期。所以優(yōu)化幕墻立柱材料的臨盆 對 建筑用鋁合金有主要 的意義。

Altair公司的HyperXtrude擠壓剖析 軟件經(jīng)由過程 建樹擠壓模具的有限元模子 ，摹擬 全部 擠壓進(jìn)程 ，并很好的剖析 擠壓模具的受力環(huán)境?？茖W(xué)地認(rèn)識 擠壓模具在臨盆 時遭到 的擠壓力和 應(yīng)力散布 環(huán)境。經(jīng)由過程 HyperXtrude軟件剖析 優(yōu)化設(shè)計方案，找到適合 的模具布局，到達(dá) 優(yōu)化設(shè)計，提高模具強(qiáng)度和擠壓效力 ，下降 擠壓本錢 ，縮短全部 鋁合金產(chǎn)物 開辟 周期的目標(biāo) 。

幕墻立柱類模具，每每跨度較年夜 ，模具強(qiáng)度欠好 ，在上機(jī)臨盆 一段時候 后，模具輕易 變形乃至 開裂，造成臨盆 不不亂 或 模具直接報廢。利用 HyperXtrude擠壓剖析 軟件剖析 分歧 設(shè)計方案找到優(yōu)化的模具設(shè)計方案，提高模具的利用 效力 。

2 幕墻立柱類模具的優(yōu)化進(jìn)程

2.1實(shí)行 方案設(shè)計

選定一個典型的幕墻立柱類模具，經(jīng)由過程 計較該模具的強(qiáng)度散布 環(huán)境認(rèn)識 該類模具強(qiáng)度較差的根來源根基 因，模具初始設(shè)計方案如圖1所示。在包管 模具厚度和模橋?qū)挾炔蛔兊沫h(huán)境下點(diǎn)竄 模具布局，借助HyperXtrude從新 剖析 分歧 的設(shè)計方案，對照 分歧 剖析 了局，獲得 較優(yōu)的設(shè)計方案，從而到達(dá) 優(yōu)化擠壓模具設(shè)計的目標(biāo) 。

2.2 初始傳統(tǒng)設(shè)計方案剖析

按照初始設(shè)計方案建樹切確的三維模子 （圖2）。把三維模子 導(dǎo)入有限元剖析 軟件HyperXtrude中，建樹有限元模子 （圖3），在軟件中設(shè)定好響應(yīng) 的擠壓工藝參數(shù)如表1，提交有限元剖析 計較。通事后 處置軟件HyperView可獲得 如表2所示的了局。

圖為：幕墻立柱鋁型材擠壓模具設(shè)計方案及三維模子 圖

圖3 有限元剖析 模子

該鋁型材的現(xiàn)實(shí) 擠壓工藝參數(shù)如表一所示：

表1 幕墻立柱鋁型材擠壓工藝參數(shù)

初始設(shè)計方案計較了局以下 所示：

表2 初始方案計較了局

HyperXtrude軟件對初度設(shè)計的幕墻立柱鋁型材模具仿真剖析 了局

按照剖析 結(jié)可以知道，該模具的型材流速規(guī)模在max=138mm/s到min=73mm/s，型材變形在0.48mm，模具最年夜 應(yīng)力值在702MPa，模具變形量在0.37 mm。該剖析 了局評釋模具強(qiáng)度偏落，我們剖析 設(shè)定的預(yù)定模具強(qiáng)度最年夜 許用值為800 MPa，模具變形值為0.37 mm，設(shè)定的許用變形最年夜 值為0.3mm。故造成模具強(qiáng)度偏落，輕易 變形臨盆 不不亂 等缺點(diǎn) 。

2.3優(yōu)化模具的強(qiáng)度設(shè)計

按照剖析 了局，在連結(jié) 該模具模橋的寬度和模具厚度不變的條件 下，從新 設(shè)計模具布局，獲得 新的模具布局以下 （圖4），對該模具進(jìn)行從新 建模，建樹有限元剖析 模子 ，依照 前面不異的擠壓工藝剖析 新布局的擠壓進(jìn)程 ，可獲得 以下 的剖析 了局（表3）

圖4 新的HyperXtrude對幕墻立柱鋁型材模具布局圖

表3 新的模具剖析 了局

圖為：HyperXtrude軟件對改進(jìn) 后的幕墻立柱鋁型材模具仿真剖析 了局

按照表3的了局剖析 可以知道，新模具擠壓的型材流速規(guī)模在max=122mm/s到min=81mm/s之間，型材變形在0.18mm，模具最年夜 應(yīng)力值在558Mpa，模具變形量在0.28 mm。比較 初始設(shè)計方案的剖析 了局發(fā)現(xiàn)，型材出口流速規(guī)?？s小，模具應(yīng)力值下降，模具變形也有顯著 的減小。證實(shí) 新的設(shè)計方案在數(shù)值上有對照 顯著 的改良 ，理論上是可行的。

2.4 對照 兩種設(shè)計方案的現(xiàn)實(shí) 擠壓了局

經(jīng)由過程 對兩種的模具現(xiàn)實(shí) 上機(jī)擠壓了局的跟蹤，本來 傳統(tǒng)設(shè)計方案的擠壓經(jīng)由過程 量為6.2噸，以后 呈現(xiàn)型材質(zhì)量不不亂 ，偏壁厚環(huán)境嚴(yán)重，把模具卸下堿洗后發(fā)現(xiàn)模具橋位呈現(xiàn)裂紋以下 如圖5所示。而新的設(shè)計方案臨盆 正常，經(jīng)由過程 量為12噸，模具報廢的緣由 是工作帶磨損尺寸超差。

圖5 傳統(tǒng)模具設(shè)計方案模具裂紋環(huán)境

3 結(jié)論

年夜 部門鋁合金幕墻擠壓模具跨度都對照 年夜 ，經(jīng)由過程 Altair公司的HyperXtrude軟件計較仿真剖析 發(fā)現(xiàn)這類模具希奇是年夜 幕墻立柱型材模具都有強(qiáng)度差的共性，造成現(xiàn)實(shí) 擠壓不不亂 ，制品 率低，模具輕易 開裂的問題。優(yōu)化后的模具方案從新 剖析 對照 ，強(qiáng)度更好，能更快速臨盆 出及格 鋁型材產(chǎn)物 ，提高鋁型材擠壓效力 ，下降 擠壓模具和鋁型材擠壓的臨盆 本錢 。

1.實(shí)驗(yàn) 了局評釋，幕墻立柱類型材的模具把模橋設(shè)計在角部位，模具強(qiáng)度誤差 ，把橋放在中心，強(qiáng)度有對照 顯著 的改良 。

2.基于有限元剖析 軟件HyperXtrude平臺，對擠壓模具強(qiáng)度進(jìn)行有限元摹擬 的方式 ，可以用于優(yōu)化擠壓模具強(qiáng)度。現(xiàn)實(shí) 證實(shí) ，借助HyperXtrude擠壓剖析 軟件優(yōu)化模具設(shè)計的方式 是可行的，優(yōu)化了局是有用 的。

3.現(xiàn)實(shí) 擠壓了局評釋：公道 的模具布局，不但 可以提高模具強(qiáng)度，并且 有用 地提高了擠壓材料經(jīng)由過程 量并節(jié)儉本錢 。