薄壁鋼圓管繞彎成形工藝的有限元數(shù)值模擬研究.pdf

1、由于成形精度高，薄壁管材數(shù)控彎曲成形技術(shù)在航空、航天、汽車和其他高科技領(lǐng)域受到越來越廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為先進(jìn)塑性成形技術(shù)研究和發(fā)展的前沿領(lǐng)域之一。然而，由于薄壁管材空心壁薄的特點(diǎn)，在型材繞彎成形過程中容易出現(xiàn)壁厚過度減薄(甚至拉裂)、截面變形和失穩(wěn)起皺等缺陷，嚴(yán)重影響著管材的成形質(zhì)量和使用性能。單純采用試驗(yàn)研究或理論分析法，難以準(zhǔn)確、高效地解決繞彎成形的生產(chǎn)實(shí)際問題。本文采用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法研究了材料、成形工藝、邊界條件等參數(shù)

2、對成形過程中壁厚減薄、截面變形和失穩(wěn)起皺的影響規(guī)律。主要研究內(nèi)容如下：
　　根據(jù)管材與模具的幾何參數(shù)確定了芯軸參數(shù)；通過單向拉伸試驗(yàn)研究了管材的基本力學(xué)性能，獲得材料的基本力學(xué)性能參數(shù)，采用冪指數(shù)硬化模型建立了材料模型；基于HyperMesh和LS-DYNA軟件平臺，建立了薄壁圓管繞彎成形三維有限元模型。
　　采用所建立的有限元模型對有、無芯棒支撐時(shí)薄壁圓管繞彎成形過程進(jìn)行了研究。分析了繞彎成形過程中等效應(yīng)力與等效應(yīng)變的分布

3、規(guī)律，發(fā)現(xiàn)有芯棒支撐時(shí)應(yīng)力中性層和應(yīng)變中性層的內(nèi)移量較小，并深入分析了壓縮變形區(qū)的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)壓縮變形區(qū)的范圍主要在過彎曲模切點(diǎn)的30度角內(nèi)，最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的可靠性。
　　通過對模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)SUS304比Q235A管材更容易發(fā)生失穩(wěn)起皺和截面畸變，但是外側(cè)壁厚減薄情況有所減弱；芯頭個(gè)數(shù)是截面變形的最主要影響因素，芯棒伸出量對管材外側(cè)壁厚減薄和內(nèi)側(cè)失穩(wěn)起皺影響顯著；側(cè)推壓塊的使用對提高外側(cè)壁厚質(zhì)量作用明顯；