超長(zhǎng)圓錐管無(wú)芯模旋拉過(guò)程的有限元數(shù)值模擬.pdf

1、旋拉聯(lián)合成形工藝是有色金屬特種型材——超長(zhǎng)無(wú)縫錐管的無(wú)芯模高效加工工藝,具有生產(chǎn)效率高、設(shè)備投資小、加工成本低、材料利用率高等特點(diǎn).發(fā)達(dá)國(guó)家自80年代以來(lái),大力發(fā)展這一新工藝和成套設(shè)備,現(xiàn)這種特種型材,尤其是鋁合金質(zhì)的,作為高桿(電桿、燈桿、旗桿等)用材,在城市和道路建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用.我國(guó)在該方面的研究還處于落后狀態(tài),至今還沒(méi)有形成一條旋拉生產(chǎn)線投入生產(chǎn),另一方面,我國(guó)城市化進(jìn)程和道路建設(shè)正方興未艾,對(duì)這種鋁型材存在巨大的需求,因

2、此開發(fā)旋拉聯(lián)合成形設(shè)備并研究其機(jī)理具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義.旋拉工藝的金屬變形過(guò)程具備鍛造、擠壓、拉伸、彎曲、環(huán)軋和滾壓等工藝的特點(diǎn),變形區(qū)外部條件為無(wú)芯模、軸向拉拔力強(qiáng)化和旋輪接觸加載,本文針對(duì)這些特點(diǎn),運(yùn)用彈塑性理論(Mises屈服準(zhǔn)則、塑性流動(dòng)定律、變分原理等),利用ANSYS軟件建立了無(wú)芯模旋拉過(guò)程的有限元模型.無(wú)芯模旋拉過(guò)程是一個(gè)具有材料非線性、幾何非線性和接觸非線性的彈塑性變形過(guò)程,由此必須建立非線性控制方程,而非線性方程求

3、解的關(guān)鍵是解決收斂性問(wèn)題,因此如何設(shè)置影響收斂性的參數(shù)問(wèn)題成為本文有限元模擬的難題.本文對(duì)程序經(jīng)過(guò)反復(fù)的調(diào)試后,最終確定主要參數(shù)法向接觸剛度因子FKN為模型收斂性主要影響因素,并確定FKN的最佳值,使無(wú)芯旋拉成形有限元模型收斂性問(wèn)題得到了很好的解決.無(wú)芯模旋拉過(guò)程的有限元模擬結(jié)果深入地揭示了旋拉工藝的變形特點(diǎn):1、旋拉加工具有典型的局部變形特點(diǎn).2、整個(gè)工件沿軸向伸長(zhǎng).3、管坯在旋拉縮徑的同時(shí),壁厚有增厚的趨勢(shì).本文進(jìn)行的可旋性實(shí)驗(yàn),其