圆管绕弯横截面畸变的数值模拟研究.pdf

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1、机械设计与制造第lO期202MachineryDesign&Manufacture20l1年l0月文章编号：100

2、一3997(2011)10—0202—02圆管绕弯横截面畸变的数值模拟研究官强徐小兵(长江大学机械工程学院，荆州434023)Numericalsimulationofcross-sectionaldistortionsintubebendingGUANQiang，xuXiao-bing(SchoolofMechanicalEngineering，YangtzeUniversity，Jingzhou43

3、4023，China)【摘要】应用有限元软件ABAQUS对圆管绕弯成形过程中的横截面畸变进行了数值模拟。研究结果表明，随着弯曲角度的增大，最大截面畸变率也随之增大；随着相对弯曲半径R／D的增加，最大截面畸变率呈下降趋势；随着摩擦系数的增大，最大截面畸变率变化不大。实验验证表明，模拟结果与实2验结果基本吻合。关键词：有限元模拟；最大截面畸变率；弯曲角度；相对弯曲半径【Abstract】ByusingthesoftwareABAQUS，0simulationanalysisforfetubes’cross—section

4、deforma—tioniscarriedout，whichresultsindicatethatthema~imttmdistortiontrateofcross-sectionwillincreaseiwiththeincreaseofbendingangle；withtheincreaseofRID，themaximumdistortionrateofcross-sectiontendtodecrease；withtheincreaseofthefrictioncoefficient，thechangeofth

5、emaximumdistortionrateofCROSS-sectionisn’tobvious．Itisrectifiedthroughexperimentsthatthesimulationresuhisbasicallyidenti一{calwiththeexperimentalresults．；Keywords：Finiteelementsimulation；Maximumdistortionrateofcross-section；Bendingangle；；；Relativebendingradius；中

6、图分类号：TH16，TG386．3文献标识码：A不同直径的滚轮，可实现多规格加工。l引言随着管材弯曲件在制冷行业如冰箱、空调等冷冻机械上的广泛应用，管材弯曲成形研究显得越发重要。由于理论解析十分困难，为了研究管材弯曲成形性及其变形规律，需要足够的试验数据给以佐证，但由于管材弯曲成形过程复杂，管型测量手段相对落后，导致实际弯曲试验数据难以形成较好的规律性_1_。为节省大量弯曲试验所耗费的人力、物力及不可避免的重复性工作，开展了管材弯曲成形的有限元模拟分析。弯管横截面畸变是影响管材弯曲成形质量和应用的重要成形缺陷之一，其

7、评定标准因应用领域不同而有所不同。在液体输图I弯管结构图送管道工程中，弯管横截面畸变导致局部压力损失和流量不稳定3有限元建模及加载求解性增大。而对于压力容器来说，例如在锅炉用管道工程中，过大的选用ABAQUS软件进行模拟计算，材料模型选用双线性各弯管横截面畸变极易产生长期运行后的弯管开裂等事故。因此，向同性硬化模型。管材选择S4R线性四边形缩减积分壳单元l4f，研究管材弯曲后横截面畸变既有理论意义，又有实际工程应用价该单元具有沙漏控制和缩减积分功能。单元的弯曲变形较大，为值。针对某企业在专用弯管机上生产冷凝器、蒸发器

8、等冷冻设备了更好地反映面外弯曲作用，单元厚度方向选择5个积分点，设的冷凝管产品时经常发生的横截面畸变的现象，基于ABAQUS置壳厚度为管材壁厚0．6mm，网格尺度设置为0．8ram，进行网格有限元模拟研究了工艺参数对弯管横截面畸变的影响。划分。滚轮定义为离散刚体[31，并且仅由其型腔表面的曲面信息来2冷凝管产品的生产工艺代替整个滚轮，选择线性四边形单元进行网格划分。有限元模型，如图1所示，弯管分为左弯和右弯。左弯时，右弯管滚轮固如图2所示。定，其中心作为左弯管滚轮圆弧运动的圆心；右弯时，左弯管滚轮建立两滚轮的运动关系

9、，将两滚轮圆心间建立连接关系，使固定，其中心作为右弯管滚轮圆弧运动的圆心，弯管的直径由弯其相对距离保持不变。约束右侧滚轮刚体参考点的全部平动自由管滚轮直径决定。2个滚轮交替旋转，可实现多弯弯曲功能；选择度，施加左侧滚轮中心参考点的转动边界条件，加载角度0s时为★来稿13期：2010—12-23第1O期官强等：圆管绕弯横截面畸变的数值模拟研究20