基于有限元分析的幾形波紋管液壓成形研究及波紋管輕量化設(shè)計.pdf

1、與U形波紋管相比，Ω形波紋管由于其承壓能力高，應(yīng)力分布均勻等優(yōu)點廣泛地應(yīng)用在工程實際中。波紋管制造工藝及優(yōu)化設(shè)計也受到了越來越多的重視，如何控制工藝參數(shù)以獲得高質(zhì)量的波形參數(shù)以及降低重量成為了研究重點。本論文基于有限元分析，對Ω形波紋管液壓成形過程進行模擬，并就無加強U形波紋管及帶加強環(huán)Ω形波紋管的優(yōu)化設(shè)計進行研究。主要內(nèi)容有:
　　(1)對某兩層四波Ω形波紋管的液壓成形過程進行有限元數(shù)值模擬，考察了成形前后應(yīng)力場分布和波紋管結(jié)構(gòu)

2、參數(shù)變化，并將有限元分析結(jié)果與實際成形結(jié)果進行比較。結(jié)果表明:數(shù)值模擬所得成形壁厚、鼓波高度等參數(shù)與實驗結(jié)果誤差均小于4％，說明液壓成形有限元仿真的有效性。
　　(2)就波紋管液壓成形圓度，應(yīng)用單因素法及正交實驗方差分析法分析了幾何因素及操作因素的影響，發(fā)現(xiàn)對波紋管液壓成形圓度影響顯著的因素有壁厚與小圓弧半徑比值t/r0、大圓弧半徑與管坯中徑比值r/D及成形壓力系數(shù)γ2。以表征圓度的系數(shù)a/2h作為目標參量，得到了不同r/D條件下

3、，a/2h隨t/r0及γ2變化曲線圖，并分析不同r/D條件下，t/r0與γ2取值范圍，為保證波紋管液壓成形質(zhì)量而選取合適參數(shù)提供了參考。
　　(3)就Ω形波紋管液壓成形壁厚減薄率，進行了單因素實驗及正交實驗分析，發(fā)現(xiàn)最顯著的因素為大圓弧半徑與管坯中徑比值r/D，鼓波壓力系數(shù)γ1及成形壓力系數(shù)γ2影響次之。擬合85組有限元分析結(jié)果，得到壁厚減薄率與r/D、γ1及γ2的數(shù)值關(guān)系式，數(shù)值驗算結(jié)果表明該公式精度較高，能夠達到工程應(yīng)用要求。