方管雙輥交互式輥彎成形新技術的數值仿真研究.pdf

1、方形鋼管是用途極廣和最常見的異型鋼管，是一種經濟斷面管材，與其相同截面積的其他非圓鋼管相比，具有重量輕，強度高，抗彎截面模量大，節(jié)省金屬等優(yōu)點，以方形鋼管等為主要部件的鋼結構建筑，不僅容易提高抗自然災害的能力，也容易對組成部件以及建筑結構進行標準化，被廣泛用于建筑、醫(yī)療器械、高檔家具、汽車、飛機、地鐵、造船等行業(yè)。目前方形鋼管多是以圓管為母管，通過輥彎方式將其斷面再次成形為方形，即通過“圓變方”成形工藝制造。 本文針對傳統四輥封

2、閉式“圓成方”輥彎成形中存在柔性加工能力低、成形推力不足、擠壓嚴重等問題，在分析方管輥彎成形特點及其變形規(guī)律的基礎上，基于輥彎制造的柔性化設計思想，探索一種方形鋼管“圓成方”輥彎成形的新模式——雙輥交互式成形模式（Roll-box模式），即對全部或大多數的成形段采用上下軋輥和左右軋輥在沿著鋼管前行方向上交互配置的方管生產模式。 本文先研究了方管輥彎成形有限元建模的關鍵技術，建立了Roll-box成形過程的有限元模型。采用動力顯式

3、有限元方法對方管輥彎成形過程進行數值模擬計算，分析了管材在雙輥驅動模式下應力應變的分布、表面曲率、推力情況、壁厚變化規(guī)律及內外表面周向伸縮率的演化規(guī)律，詳細闡明了Roll-box工藝下的鋼管的成形特征。交互配置的軋輥處增厚率是單峰值的，只在終成形段處是雙峰值的，有效減低了總增厚率；內外表面的收縮率和拉伸率成對稱分布，峰值均出現在管材角部處；內表面角部出現應力集中，且峰值較外表面的應力峰值大。 本文還研究了計算參數對計算精度的影響