薄壁管熱推彎曲過程有限元模擬.pdf

1、薄壁管熱推彎曲成形工藝易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)柔性化和自動化，因此廣泛應(yīng)用于航空、航天及汽車工業(yè)等領(lǐng)域。在薄壁管熱推彎曲過程中，由于存在不均勻溫度場，彎曲制件容易出現(xiàn)開裂、起皺、壁厚減薄以及截面扁化等缺陷。薄壁管熱推彎曲成形工藝過程復(fù)雜，在彎管過程中需要控制的因素多，目前尚無完整成熟的工藝?yán)碚?。熱推彎管工藝的深入研究對合理制定工藝參?shù)，高效、快速獲得合格彎管制件具有理論和實(shí)際意義。 以塑性理論為基礎(chǔ)，分析比較了不同簡化模式下的管材推彎力學(xué)模

2、型，討論了減薄率與橢圓率的定性關(guān)系；在假設(shè)轉(zhuǎn)臂與彎曲管坯鉸接的條件下，用解析方法對管材推彎問題重新進(jìn)行了求解，得到的彎矩表達(dá)式、中性層的位置等更加符合實(shí)際受力情況。 分析了塑性彎管截面扁化的機(jī)理，得出了可通過改變管材圓周方向的溫度場分布，控制管材截面橢圓率的方法。分別在管材彎曲的內(nèi)外和上下兩側(cè)設(shè)定不同的變形溫度，可提高局部變形區(qū)金屬的抗力，從而達(dá)到降低管材斷面橢圓率的目標(biāo)。 采用有限元軟件ANSYS/LS-DYNA對加載

3、瞬態(tài)溫度場的薄壁管熱推彎曲過程進(jìn)行了模擬。采用管材圓周方向不均勻的冷卻方式，在加熱區(qū)和非加熱區(qū)分別對與管材彎曲平面相垂直的上下側(cè)金屬冷卻，模擬管材的推彎過程，得到了管材截面橢圓率、壁厚減薄率隨彎曲角的變化規(guī)律。此外，控制管材軸向變形區(qū)寬度較不控制變形區(qū)寬度可獲得更小管材斷面橢圓率。降低管材推進(jìn)速度，改變管材軸向溫度分布，也可獲得小的斷面橢圓率。綜合比較認(rèn)為，在非加熱區(qū)對管材上下側(cè)冷卻可獲得較小的斷面橢圓率。當(dāng)管材斷面橢圓率降低時，壁厚減