非均匀厚壁管料弯折成形仿真与试验研究.pdf

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1、2011年6月机床与液压Jun．2011第39卷第11期MACHINETO0L&HYDRAULICSV01．39No．11DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．11．016非均匀厚壁管料弯折成形仿真与试验研究杜春江，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仿真分析，结合试验探讨不同冲压载荷下弯折变形情况，并在此基础上对日字型截面管料的折弯进行仿真。

2、结果表明：采用仿真计算能够快速有效地获得弯折过程管料的成形情况及所需的冲压力，为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)11—058—3BendFormingSimulationandExperimentStudyonNon-·uniformThick·-wallPipeDUChunjiang，QUYi~ng，CHENYafeng(NanjingResearchInstituteofElectronicsTechn

3、ology，NanjingJiangsu210039，China)Abstract：Bendformingandspringbacksimulationofnon—uniformthick-wallpipeusedinlarge—scalepowerequipmentwasdone，withuniversalexplicitfiniteelementanalysissoftwareANSYS／LS—DYNA．Deformationsunderdifferentpunchloadweredis—cussedcombiningwi

4、thexperiments．Basedonthis．bendformingsimulationof“日”sectionpipewasdone．Theresultshowsthatthepipedeformationandpunchloadneededduringbendformingcanbeobtainedquicklyandeffectivelyusingcomputersimulationmeth—od，andthesimulationresultcanprovidereferencefortheparametersde

5、signofpowerchainindigitalcontrolpipeformingequipmentunderdeveloping．Keywords：Bendforming；Simulation；Springback；Thick—wallpipe弯管成形涉及到复杂的几何非线性、材料非线性1材料参数和接触非线性问题，力学过程非常复杂，单纯采用传弯折成形过程是管统的理论解析方法难以准确可靠地解决生产设计中出材由弹性变形进人塑性现的问题。借助于成熟的有限元分析软件对管材折变形的过程，材料参数弯过程进行计算机仿真，可以在设计阶段发

6、现问题，对于弯折成形仿真，尤极大地缩短试验研制周期，有效降低研发成本。在其是后段塑性变形的仿弯管成形及回弹仿真领域研究最多的是均匀薄壁管料真非常重要。利用单向的弯折，有限元建模时对于管料适合采用壳单元来模拉伸试验，获得材料真实的应力应变曲线，如图l拉伸试验测得的材拟，已有一些成熟的商用软件如DYNAFORM、DE—料应力应变曲线FORM、AUTOFORM等可以直接用来进行该类管料的图1所示，仿真计算时弯折及回弹仿真，但对于大壁厚且壁厚不均匀的管料将材料模型简化为双线性弹塑性材料模型。试验数据的折弯及回弹仿真目前研究较少。整理后

7、，材料的基本参量如表1。作者基于著名的通用显式有限元分析软件AN—表1试验获得的材料基本力学性能参数SYS／LS．DYNA，以六面体实体单元模拟管料，对某密度／(kg·m。)8．9×10屈服极I~／MPa270大型发电设备转子线圈使用的铜银合金管料折弯成形弹性模量／GPa108强度极~／MPa280及回弹进行仿真分析，结合试验研究了不同冲压载荷泊松比0．3下弯折变形情况，为弯折模具设计提供参考；并在此2弯折成形仿真有限元模型的建立基础上对日字型截面管料的折弯进行仿真，获得了冲2．1仿真模型建立压力的变化情况，为数控管线成形设备

8、传动链参数设计提供理论依据。弯折试验中模具和管料如图2所示。仿真计算中收稿日期：2010—05—26作者简介：杜春江(1979一)，男，工程师，主要研究方向为机械结构仿真分析与优化设计。电话：025—51822822，E—mail：chunjiang—du@yahoo．cor