薄壁管充液壓彎的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在航空航天、汽車(chē)、石油化工、輕工及交通運(yùn)輸?shù)裙I(yè)部門(mén)中,廣泛地采用管材制造零件。管材塑性加工已成為先進(jìn)塑性加工技術(shù)面向21世紀(jì)研究與發(fā)展的一個(gè)重要方向。管材彎曲成形是管材塑性加工的重要組成部分。
　　本文采用充液彎曲工藝對(duì)薄壁管的彎曲成形進(jìn)行了數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究。針對(duì)5A02鋁合金與ST12低碳鋼兩種材料管材進(jìn)行了不同參數(shù)的充液壓彎工藝實(shí)驗(yàn)，分別研究了不同充液壓力、相對(duì)彎曲半徑對(duì)管材橫截面尺寸，典型點(diǎn)壁厚變化的影響。結(jié)果表明，在相

2、對(duì)彎曲半徑相同的條件下，隨著充液壓力的增加，橢圓度逐漸減小；內(nèi)側(cè)點(diǎn)的增厚率逐漸減小；外側(cè)點(diǎn)的減薄率逐漸增加。在充液壓力相同的條件下，隨著相對(duì)彎曲半徑的增加，橢圓度逐漸減??；內(nèi)側(cè)點(diǎn)的增厚率逐漸減小；外側(cè)點(diǎn)的減薄率逐漸減小。通過(guò)理論分析得到了彎曲成形的極限充液壓力。
　　通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出了兩種材料管材充液壓彎的極限相對(duì)彎曲半徑：5A02鋁合金管材(外徑63mm，壁厚1mm)的極限相對(duì)彎曲半徑為5；ST12低碳鋼管材(外徑70mm，壁厚1m

3、m)的極限相對(duì)彎曲半徑為6。
　　通過(guò)有限元模擬分析了管材充液彎曲時(shí)的橢圓度與壁厚的變化規(guī)律，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合。通過(guò)模擬研究了管材充液彎曲時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變的變化情況，并與網(wǎng)格法實(shí)驗(yàn)測(cè)得的應(yīng)變進(jìn)行了比較。
　　利用正交設(shè)計(jì)及極差分析方法，分析得到了材料性能、徑厚比、相對(duì)彎曲半徑等參數(shù)對(duì)橢圓度和壁厚的影響程度。對(duì)橢圓度影響因素由主到次的順序是材料性能、徑厚比、相對(duì)彎曲半徑；對(duì)增厚率影響因素由主到次的順序是相對(duì)彎曲半徑、徑厚