薄壁管材無芯彎曲成形技術(shù)研究.pdf

1、薄壁管材彎曲成形過程中,外側(cè)壁的減薄、破裂,內(nèi)側(cè)壁的增厚、起皺和橫截面畸變及其演化過程、卸載后的回彈等質(zhì)量缺陷問題一直是工程界未能有效解決的技術(shù)難題。特別是隨著薄壁管材無芯彎曲成形技術(shù)在現(xiàn)代鋼制家具行業(yè)大量廣泛應(yīng)用,家具的外觀和耐用性對鋼管成形質(zhì)量的要求越來越高,使得生產(chǎn)企業(yè)解決上述問題的日益迫切。本文針對上述管材彎曲成形中的缺陷問題進(jìn)行了理論解析研究和有限元數(shù)值研究。主要內(nèi)容包括：
　　 ⑴介紹了等效應(yīng)力與等效應(yīng)變、屈服準(zhǔn)則、

2、增量理論、全量理論,分析了管材沖壓彎曲成形過程金屬的變形以及管材彈塑性變形過程和力學(xué)特點(diǎn),推導(dǎo)了應(yīng)變表示方法和塑性變形的體積不變條件,通過拉伸試驗(yàn)和資料比較了管材與板材力學(xué)性能差異。
　　 ⑵介紹了薄壁管材無芯繞彎成形技術(shù)原理,在對管材彎曲變形進(jìn)行了定性分析的基礎(chǔ)上對管材彎曲變形的應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行了理論解析,推導(dǎo)出了管材彎曲變形的應(yīng)力、應(yīng)變和中性層曲率半徑公式,對管材彎曲后橫截面和壁厚的扁化進(jìn)行了理論解析,推導(dǎo)出了管材彎曲最小相對半

3、徑的理論計(jì)算公式并通過試驗(yàn)對公式進(jìn)行了驗(yàn)證,對管材內(nèi)側(cè)的壓縮失穩(wěn)分屈曲和起皺兩者情況進(jìn)行了討論分析,推導(dǎo)出了管材彎曲變形力矩的計(jì)算公式,確定了管材彎曲回彈量的計(jì)算方法,分析了各個(gè)參數(shù)對管材彎曲回彈量的影響并給出了合理的解釋。
　　 ⑶根據(jù)管材成形的特點(diǎn),選用有限元仿真軟件DYNAFORM,利用其彎管模塊進(jìn)行數(shù)值仿真研究。通過深入的學(xué)習(xí)DYNAFORM和仿真實(shí)踐,總結(jié)出了使用軟件模擬管材彎曲成形過程材料模型的選擇、單元公式的選擇、

4、接觸參數(shù)的設(shè)置沙漏控制的選擇、模具的運(yùn)動(dòng)選擇、分析時(shí)間的控制和求解參數(shù)的設(shè)置原則的一般規(guī)律。對薄壁彎管成形過程進(jìn)行建模,按照彎管工藝和成形參數(shù)模擬了各種成形條件下管材彎曲的成形過程,得到了按照彎曲試驗(yàn)參數(shù)的成形極限云圖,預(yù)測了成形極限；通過仿真還解決了理論研究壁厚和截面扁化難以解決的難題,分析了邊界運(yùn)動(dòng)；通過仿真還得到了管材彎曲后各個(gè)節(jié)點(diǎn)的等效塑性應(yīng)變和彎曲過程中的變形能及一系列有關(guān)應(yīng)力應(yīng)變的規(guī)律。
　　 ⑷研究結(jié)果表明：薄壁管