管材三维无芯弯曲过程有限元模拟

建立了管材三维弯曲成形有限元模型,对管材弯曲成形过程进行模拟,分析了管材弯曲过程中应力、应变分布情况,探讨了弯曲角速度对管材成形过程的影响。结果表明,管材弯曲过程中,弯角外侧管壁壁厚减薄,弯角内侧管壁壁厚增大。弯曲角速度越大,管材内外侧壁厚变化越大,越容易发生拉裂、起皱等畸变。     

圆管绕弯壁厚变化的数值模拟研究

应用有限元软件ABAQUS对圆管绕弯成形过程进行数值模拟,研究了相对弯曲半径R/D、摩擦条件及弯曲角度对弯管壁厚变化的影响规律.研究结果表明:随着R/D值的增加,弯曲外侧最大壁厚减薄率和弯曲内侧最大壁厚增厚率都呈下降趋势;随着摩擦系数的增大,管弯曲外侧壁厚变薄率、弯曲内侧壁厚增厚率都迅速增大;弯曲角度越大,壁厚减薄率和增厚率也越大.实验验证表明,模拟结果与实验结果基本一致.     

CT20钛合金薄壁管材数控冷弯成形行为研究

薄壁管材的小弯曲半径数控弯曲成形十分困难,外侧壁厚减薄是弯管成形中的加工缺陷之一,对于钛合金薄壁管尤为严重。采用模拟与实验相结合的方法,对规格为58 mm×1.5 mm的CT20钛合金管材数控弯曲成形过程中弯曲段的壁厚减薄进行了研究,得到相对弯曲半径对壁厚减薄的影响规律。结果表明,CT20钛合金管材冷弯成形时的极限相对弯曲半径(R/D)为2。     

管材弯曲中外侧壁厚变化的数值模拟

回转牵引式弯曲成形是一种高质量、高效率的管材弯曲成形方式,能够有效地防止起皱、管壁的过分减薄和截面的椭圆化等成形缺陷.以圆形钢管为研究对象,采用有限元软件DEFORM-3D对弯曲成形过程进行数值模拟,找出管壁最大减薄处所在的位置,并获得滚珠与管壁的间隙、滚珠角速度及压力模速度对弯管外侧壁厚变化的影响规律.结果表明,随着滚珠与管壁间隙的增大,管壁受滚珠的影响变小,即壁厚变化较小;随着滚珠角速度的增大,壁厚变化先减小后增大,当滚珠角速度与弯曲模角速度大小相同时,壁厚变化最小;随着压力模速度的增大,壁厚变化渐渐变小,当压力模速度为64.28 mm·s-1时,壁厚变化最小.采用数值模拟后的优化参数在弯管机上进行试制,生产出合格件,模拟结果与实验结果基本吻合.     

TA2钛环形管热推成形的三维有限元数值模拟

应用商业有限元软件ANSYS对TA2钛环形管热推弯曲成形过程进行了有限元数值模拟。并对成形过程中环形管内侧凹边、外侧凸边及侧面的应力、应变分布数据以及弯曲成形过程中壁厚的变化进行了分析。结果表明：管件峦变形过程中等效应力值总的变化随着弯曲角度的的增大而增大，而且弯曲管件的内侧凹边管壁的应力值比外侧凸边管壁要大，内壁受到压应力而外壁受到的拉应力；等效应力变数值内侧管壁的应变值比外侧管理壁要大，在弯曲过程中由于弯曲半径小，弯曲变形大，在弯制过程中，弯管内侧凹边受压缩使壁厚墙厚，而外侧凸边因受拉伸而壁厚减薄。数值模拟与实验所得结果一致。     

低碳钢/铝合金双层管充液弯曲变形规律

为解决传统技术无法制造大径厚比、小弯曲半径铝合金薄壁弯管的难题,提出采用双层管充液弯曲新方法。运用数值模拟研究厚度比和内压对低碳钢/铝合金双层管充液弯曲过程中起皱行为和壁厚分布的影响。结果表明,随着厚度比的增加,起皱的现象得到缓解直至消除,内层弯管外侧减薄率逐渐减小,壁厚分布更为均匀;随着内压的增加,起皱现象逐渐延缓,内层管壁厚最大减薄率增加,因此增加厚度比和内压均有助于提高双层管弯曲成形的稳定性。通过实验成功研制出径厚比为63的铝合金薄壁弯管件,外侧最大减薄率为24%。     

基于有限元模拟的管材剪切弯曲工艺分析

管材剪切弯曲能够实现普通冷弯方法不能达到的超小半径弯曲,是一项较为可行的技术。针对管材剪切弯曲成形的受力与变形特点,应用塑性有限元方法研究了剪切弯曲主要工艺参数对成形后管材壁厚变化及截面椭圆度的影响,分析了变形区不同位置椭圆度及壁厚的减薄情况。研究表明:t/D越大,壁厚减薄及截面椭圆度越大;而随着R/D的增大,截面椭圆度有减小的趋势,但壁厚减薄不明显。     

管材多点成形过程中壁厚减薄的数值模拟

基于动态显式有限元ABAQUS/Explicit,建立了管材多点成形过程的三维有限元模型,模拟分析管壁厚度、曲率半径和管坯的材料参数对管件壁厚的影响规律。结果表明,管壁厚度的增加和曲率半径的增大,有助于控制管件壁厚减薄,但管壁厚度对壁厚减薄的影响不显著,而随着曲率半径的增大,壁厚减薄率变化比较明显;在管件的截面畸变发生前,壁厚减薄量增大较快;合理地选择材料,可以有效地预防管件破裂的产生。该研究结果对管材多点成形参数的确定,具有指导作用。     

内压对薄壁管充液压弯时的影响

失稳起皱和截面畸变是薄壁管弯曲成形过程中的主要缺陷,通过数值模拟和实验的方法,研究了液压支承下管材的弯曲变形行为,进行了从无内压到内压为18MPa的管材充液弯曲成形,分析了充液弯曲成形过程中的内压值对成形的影响,给出了成形后的不圆度和典型点壁厚减薄率的变化规律,结果显示,随着充液压力的增加,管材的截面不圆度逐渐减小,管材内侧壁厚增厚趋势减小,外侧壁厚减薄趋势增大。并根据模拟结果给出了成形后的典型点的应力状态。     

几何参数对变弹性模量条件下21-6-9管绕弯成形质量的影响

基于ABAQUS有限元分析软件,首先计算和分析了在变弹性模量和常弹性模量条件下的21-6-9高强不锈钢管绕弯成形过程,并将两种情况下的模拟结果与实验结果进行对比验证,发现采用变弹性模量可使截面畸变率和壁厚减薄率的预测精度分别提高31. 8%和11. 8%。然后在变弹性模量条件下研究了几何参数对管材绕弯成形截面畸变和壁厚减薄的影响。结果表明,当弯曲角不大于45°时,截面畸变率曲线和壁厚减薄率曲线均呈抛物线状;当弯曲角大于45°时,截面畸变率从弯曲平面到初始弯曲平面的分布呈先快速增加,后缓慢减小,再缓慢增加,最后急剧减小的特征;壁厚减薄率从弯曲平面到初始弯曲平面的分布呈先急剧增加,后趋于稳定,最后急剧减小的特征。截面畸变率和壁厚减薄率随相对弯曲半径的减小而增加,相对弯曲半径以不小于2. 0为宜;截面畸变率随管材壁厚的减小,直径的增加或直径和壁厚的等比例增加而增加;壁厚减薄率随管材壁厚的增加先增加后减小,随管材直径的增加或直径和壁厚的等比例增加而减小。     

基于显著性的薄壁铝合金管小弯曲半径数控弯曲工艺参数优化(英文)

薄壁铝合金管小弯曲半径数控弯曲是个多因素耦合、多模具约束下的复杂过程。提出以有限元模拟为基础,基于显著性的工艺参数优化方法,即采用析因因子设计分析工艺参数对成形质量,即最大壁厚减薄率和最大截面畸变变化率影响的显著性,获得影响显著的参数,即管与防皱模间间隙的最优值,并确定其他影响不显著的参数值,包括管与模具间的间隙和摩擦、芯棒伸出量和助推速度。结果应用于规格为d50mm×1mm×75mm和d70mm×1.5mm×105mm(管外径D0×管壁厚t0×弯曲半径R)的铝合金管弯曲,获得了合格的管件。     

Effects of process parameters on numerical control bending process for large diameter thin-walled aluminum alloy tubes

Numerical control(NC) bending experiments with different process parameters were carried out for 5052O aluminum alloy tubes with outer diameter of 70 mm, wall thickness of 1.5 mm, and centerline bending radius of 105 mm. And the effects of process parameters on tube wall thinning and cross section distortion were investigated. Meanwhile, acceptable bending of the 5052O aluminum tubes was accomplished based on the above experiments. The results show that the effects of process parameters on bending process for large diameter thin-walled aluminum alloy tubes are similar to those for small diameter thin-walled tubes, but the forming quality of the large diameter thin-walled aluminum alloy tubes is much more sensitive to the process parameters and thus it is more difficult to form.     

小直径管无芯弯曲壁厚变形的试验研究

通过大量小直径管弯曲成形试验,分析了弯管壁厚方向的应变分布状态,指出管壁厚变形主要受材料力学性能和变形几何因素的影响,沿弯曲线呈非均匀分布,最大减薄和增厚量均产生在弯曲内角中部。推导出限制弯管壁厚变化量的许用最小弯曲半径公式,经试验验证具有一定的实用价值。     

基于测试与仿真的数控折弯机滑块刚性分析

板料折弯机的滑块在折弯加工过程中会产生向上的弹性变形,导致折弯时模具之间压力分布不均匀,从而影响工件的折弯精度,因此滑块的刚性分析非常重要。运用应变电测技术与有限元仿真相结合的方法对某型号数控折弯机滑块的变形分别进行了实验测试和有限元计算,并将测试结果与计算结果进行比较,以验证有限元模型的正确性。在此基础上,将滑块高度与厚度作为设计变量,对滑块进行改进设计。改进设计结果表明:将滑块厚度增加20 mm、同时将高度增加100 mm时,滑块刚性得到了明显的提高。     

助推作用对大口径铝合金薄壁管数控弯曲壁厚减薄和回弹的影响

以有限元软件Dynaform为平台,建立了大口径薄壁管数控弯曲及回弹的有限元模型,分析了压块助推速度和压块与管子之间的摩擦系数对壁厚减薄和回弹角的影响规律。结果表明,压块与管子之间没有摩擦或者压块的助推速度为0.9、助推速度为1.0且压块和管子间摩擦系数为0.1的条件下,管子壁厚减薄超过航空标准中允许的最大减薄量0.4375mm。在压块的助推速度不变的条件下,压块与管子之间摩擦系数从0.1增加到0.3,能够有效地降低管外侧的壁厚减薄,但是回弹角也会明显增大。当压块与管子之间的摩擦系数为定值时,助推速度从1.0增加到1.2,对管外侧壁厚减薄的改善作用不大,回弹角没有明显变化。     

变压器散热管外观质量的数值模拟研究

针对变压器散热管实际冲压弯曲成形表面易产生皱褶等质量不高的缺陷,通过对实际加工工艺过程的分析,找出产生成形缺陷的原因并提出有效的解决办法.应用先进的有限元板料冲压分析软件Dynaform,运用动力显示求解方法,对变压器散热管冲弯成形过程进行数值模拟分析研究,通过管料两种不同截面形状方案的模拟结果的成形极限图和厚度分布云图对比分析,表明曲线过渡光滑的截面冲弯时表面成形质量高并且不易产生褶皱,验证了通过改进模具提高变压器散热管冲弯成形表面质量办法的有效性.     

薄壁U形圆管多道次绕弯成形性分析

详细分析了薄壁管的绕弯成形过程及其变形特点,采用LS-DYNA软件对U形薄壁圆管的2道弯曲工序的绕弯成形过程进行仿真,重点对从预成形仿真、回弹仿真到考虑回弹量的过弯成形仿真的仿真方法进行探讨。与实验结果进行比较分析表明,采用该文提出的薄壁圆管绕弯成形方法仿真结果与实验测量值吻合较好,圆管弯曲角外侧厚度过量减薄和内侧材料堆积引起的起皱以及弯曲角回弹,是薄壁管类零件绕弯成形的主要缺陷。     

Role of mandrel in NC precision bending process of thin-walled tube

The thin-walled tube NC bending process is a much complex physical process with multi-factors coupling interactive effects. The mandrel is the key to improve bending limit and to achieve high quality. In this study, one analytical model of the mandrel (including mandrel shank and balls) has been established and some reference formulas have been deduced in order to select the mandrel parameters preliminarily, i.e. mandrel diameter d, mandrel extension e, number of balls n, thickness of balls k, space length between balls p and nose radius r. The experiment has been carried out to verify the analytical model. Based on the above analysis, a 3D elastic–plastic FEM model of the NC bending process is established using the dynamic explicit FEM code ABAQUS/Explicit. Thus, the influences of mandrel on stress distribution during the bending process have been investigated, and then the role of the mandrel in the NC precision bending process such as wrinkling prevention has been revealed. The results show the following: (1) Wrinkling in the tube NC bending process is conditional on membrane biaxial compressive stress state; the smaller the difference between the biaxial membrane stresses is, the more possibility of wrinkling occurs. (2) If the mandrels of larger sizes are used, it will cause the neutral axial to move outward and the difference between the in-plane compressive stresses to become more obvious, which may increase minimum wrinkling energy and anti-wrinkling ability. But the larger mandrel sizes make outside tube over-thinning. (3) When the mandrel extension length increases, the neutral axial will move outward and the difference between the biaxial compressive stresses becomes larger, but the significance is less than that of the mandrel diameter. The excessive extension will cause tube to over thin or even crack. (4) The significance of ball number's effect on the neutral axial position and difference between biaxial compressive stresses is between ones of mandrel diameter and mandrel extension. Increasing the ball number will enhance the thinning degree and manufacturing cost. The results may help to better understanding of mandrel role on the improvement of forming limit and forming quality in the process.