薄壁管材连续矫直截面扁化动态仿真分析.pdf

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1、TotalNo．210冶金设备总第210期April2014METALLURGICALEQUIPMENT2014年4月第2期·设计与研究·薄壁管材连续矫直截面扁化动态仿真分析①张子骞⑦杨会林(东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110004)摘要薄壁管材在连续矫直过程中会在大弯曲变形阶段发生截面扁化(即Bazier效应)，截面最大扁化量和残留扁化量作为重要工艺参数，用以控制截面变形程度和管材的圆度。而目前现场仍沿用经验图表结合人工经验和反复试矫对其进行估定，为此运用ANSYS／LS—DYNA对薄壁管材弯曲扁化的过程进行动态仿真，得到了

2、最大扁化量和残留扁化量数据，并通过现场实验证明了分析结果的正确性和可信性，为现场矫直过程相关工艺参数的合理设置提供有效手段。关键词薄壁管材连续矫直截面扁化LS—DYNA软件中图分类号TG333．23文献标识码Adoi：10．3969／j．issn．1001—1269．2014．02．002DynamicSimulationandAnalysisoftheCross-sectionDeformationinContinuousStraighteningaThin-walledTubeZhangZiqianYangHuilin(Schoo

3、lofMechanicalEngineering&Automation，NortheasternUniversity，Shenyang110004)ABSTRACTItiswellknownthatbendingofthethin—walledtubeswhencontinuousstraighteninginducesovalizationtothetubecross—section(thatiscalledtheBrazierefect)，themaximalcross—sectionaldeformationandresidua

4、lcross-sectionaldeformationasthemainstraighteningtechnicalparameter，isusedtocontrolthedeformationdegreeunderbucklinglimitandalsothecirculardegreeofthetubes，however，itisusuallycarriedoutbasedontheexperientialdataandchartbyskilledlabourers，whoseartisbasedonlongexperiencea

5、ndexperiments，SOhavedonesomedynamicsimulationsofbendingthethin—walledtubesbyANSYS／LS—DYNA，inordertoderivethemaximalcross—sectionaldeformationandresidualCroSS—sectionaldeformation，andthentheanalysisresuhisprovedtobevalidandreceivablebythelocalexperiment．ThispaperCanprovi

6、dethewayforoptimizingstraighteningtechnicalparame—ter8ofthin-walledtubestraightening．KEYWoRDSThin-walledtubeContinuousstraighteningOvalizationofthetubecross—sectionLS—DYNA1引言率矫直辊进行连续弯曲变形进而达到矫直的目近年来，高精度薄壁金属管材在工业、军事、的。每对矫直辊采用单一曲率半径设计，不同位医疗、航空航天、石油化工等领域中的需求急剧上置的矫直辊半径各不相同，由

7、于管材初始曲率的升，为使管材具备较高的直线度和圆度，必须在出大小和方向沿轴线各处不同，为此在入口处的初厂或使用前对其进行精整矫直。薄壁管材一始矫直阶段，矫直辊弯曲半径设置接近极限弯曲般采用多斜辊矫直设备通过多组轴向布置的等曲半径，利用大塑性变形统一管材的弯曲程度，进而①基金项目：国家自然科学基金(50905030)⑦作者简介：张子骞，男，1980年出生，毕业于东北大学机械设计及理论专业，讲师，博士研究生，主要从事冶金装备可视化设计及冶金产品质量控制——，7——总第210期冶金设备2014年4月第2期使管材在后续矫直中各截面具有相同的初

8、始曲与管材接触状态相似，这样该模型可用于对薄壁率。而管材特别是薄壁管材在大弯曲过程中其截管材矫直过程截面扁化的动态仿真研究。面会随弯曲程度的增加不断扁化(即Bazier效仿真过程的建模参数如下：矫直材料为不锈应)，故管材