薄壁管充液壓彎的數(shù)值模擬和實驗研究.pdf

1、在航空航天、汽車、石油化工、輕工及交通運輸?shù)裙I(yè)部門中,廣泛地采用管材制造零件。管材塑性加工已成為先進塑性加工技術(shù)面向21世紀(jì)研究與發(fā)展的一個重要方向。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薄壁管的彎曲成形進行了數(shù)值模擬和實驗研究。針對5A02鋁合金與ST12低碳鋼兩種材料管材進行了不同參數(shù)的充液壓彎工藝實驗，分別研究了不同充液壓力、相對彎曲半徑對管材橫截面尺寸，典型點壁厚變化的影響。結(jié)果表明，在相

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

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