非均匀厚壁管料弯折成形及回弹仿真.pdf

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1、2011年9月机床与液压Sep．2011第39卷第17期MACHINETOOL&HYDRAULICSV01_39No．17DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．17．039非均匀厚壁管料弯折成形及回弹仿真杜春江，瞿亦峰，陈亚峰(南京电子技术研究所，江苏南京210039)摘要：基于著名的通用显式有限元分析软件ANSYS／LS—DYNA，对某大型发电设备转子线圈使用的非均匀大壁厚铜银合金管料的弯折成形及回弹进行了仿真分析，并进行了试验，结果表明采用仿真计算能够快速有效地对管料的弯折特性进行分析，为

2、数控管线成形设备传动链参数设计提供参考。关键词：弯折成形；仿真；回弹；大壁厚管中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1001—3881(2011)17—126—2BendFormingandSpring-backSimulationofNon-uniformThick-wallPipeDUChunjiang，QUYifeng，CHENYafeng(NanjingInstituteofElectronicTechnology，NanjingJiangsu210039，China)Abstract：Bendformin

3、gandspring-backsimulationofnon·-uniformthick·-wallpipeusedinlarge-scalepowerequipmentwasdone，withthefamousuniversalexplicitfiniteelementanalysissoftwareANSYS／LS—DYNA，andexperimentwasdone．Resultshowsthatcomputersimulationmethodcangivequickandeffectiveanalysisofpipe

4、bendingcharacteristic，andcangivereferenceforlaterbendingsimulationofdigitalcontrolpipeformingequipmentunderdeveloping．Keywords：Bendforming；Simulation；Spring—back；Thick—wallpipe弯管成形涉及到复杂的几何非线性、材料非线性拉伸试验，获得材料真实应变曲线，如图2所和接触非线性问题，力学过程非常复杂，单纯采用传示，仿真计算时将材料模为双线性弹塑性材料统的理论

5、解析方法难以准确可靠地解决生产设计中出模型。试验数据整理后，基本参数见表1。现的问题⋯。借助于成熟的有限元分析软件对管材折弯过程进行计算机仿真，可以在设计阶段发现问题，应简料言皇l×)，0极大地缩短试验研制周期，有效降低研发成本。在力化的帅鲫∞鲫∞∞弯管成形及回弹仿真领域研究最多的是均匀薄壁管料的弯折，有限元建模时对于管料适合采用壳单元来模0m003n0060．OO90．0120．015拟，已有一些成熟的商用软件如DYNAFORM、DE-一应变FORM、AUTOFORM等可以直接用来进行该类管料的图1拉伸试验图2拉伸试验测

6、得的材弯折及回弹仿真，但对于大壁厚且壁厚不均匀的管料标准试件料应力应变曲线的折弯及回弹仿真目前研究较少。表1试验获得的材料基本力学性能参数作者基于著名的通用显式有限元分析软件AN—SYS／LS．DYNA，以六面体实体单元模拟管料，对某大型发电设备转子线圈使用的铜银合金管料折弯成形及回弹进行了仿真分析，分析了该材料管材的弯折特性，为后续数控管线成形设备的弯折仿真提供参考。2三辊弯折成形仿真与试验1弯折成形仿真有限元模型的建立2．1仿真模型建立弯折成形过程是管材由弹性变形进入塑性变形的弯折试验中模具和管料如图3所示。仿真计算中

7、过程，材料参数对于弯折成形仿真，尤其是后段塑性模具、管料形状及位置如图4所示。由于模具的刚度变形的仿真非常重要。通过在管材上直接下料，制作远大于管材的刚度，因而在仿真过程中，忽略模具的如图1所示的标准试样，在万能试验机上，利用单向变形，把模具假定为刚体，采用壳单元和刚性材料来收稿日期：2010—08—17作者简介：杜春江(1979一)，男，汉族，工程师，主要研究方向为机械结构仿真分析与优化设计。E—mail：chunjiang—du@yahoo．corn．en。第17期杜春江等：非均匀厚壁管料弯折成形及回弹仿真·127·模

8、拟；考虑到弯折变形后各部分壁厚产生不规则变大规模塑性变形阶段。从以上分析可以看出，在管料化及局部可能产生的压溃现象，采用精细六面体实体弯折变形的弹性阶段，仿真数据与试验数据吻合很单元来模拟管料，为减少计算规模，对管料只截取其好，在一定程度上表明仿真模型简化的合理性；但在发生作用的相关部位。材料从进入局部