工艺参数对大口径薄壁矩形管弯曲成形的影响
管材拉弯工艺及数值模拟分析
管材拉弯工艺及数值模拟分析范远航【摘要】Stretch bending is an important process for tube bending, using finite element analysis software ANSYS/LS-DYNA with different process parameters on the tube stretch bending forming process was simulated. By changing the relative bending radius R/D and relative bending thicknesst/D, analyzed the influence of different bending process parameters on tube stretch bending. The results show that increasing the relative thickness R/D or increasing the relative bending thickness t/D and lower the equivalent stress can effectively control the thickness change for the tube bending,and improve the quality of tube bending.%拉弯是管材弯曲成形的重要工艺方法，采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对不同工艺参数下的管材拉弯成形过程进行了数值模拟，通过改变相对弯曲半径R/D和相对弯曲厚度t/D，分析了拉弯工艺参数对成形过程的影响。
研究结果表明：通过增大相对弯曲半径R/D或增大相对弯曲厚度t/D，降低弯曲件的等效应力，可以有效控制弯曲件壁厚的变化，有助于提高管材拉弯成形的质量。
芯棒伸出量对薄壁矩形管弯曲失稳起皱影响的数值模拟
芯棒伸出量对薄壁矩形管弯曲失稳起皱影响的数值模拟赵刚要刘郁丽杨合西北工业大学,西安,710072摘要:基于动态显式有限元平台ABA QUS/Ex plicit,建立了3A21铝合金薄壁矩形管绕弯成形过程的三维有限元模型,模拟分析了芯棒伸出量对薄壁矩形管绕弯成形过程中失稳起皱的影响规律。
结果表明:随着芯棒伸出量的增大,起皱波纹高度逐渐减小,切向压应力极大值波动的峰值减小,等效应力逐渐减小,并且变化趋于平缓;当芯棒伸出量达到一定值后,随着芯棒伸出量的增大,起皱波纹高度极大值变化不明显。
该研究对薄壁矩形管绕弯成形工艺参数的确定具有重要的参考价值。
关键词:薄壁矩形管;芯棒伸出量;失稳起皱;绕弯成形;数值模拟中图分类号:T G386;T P391 文章编号:1004)132X(2006)S2)0035)03Numerical Simulation of Influence of Mandrel on Wrinkling in Bending ofThin -walled Rectangular Tube Zhao Gangyao Liu Yuli Yang H eNo rthw estern Po lytechnical University,Xi .an,710072Abstract :A three-dimensio nal FEM mo del of ro tary draw bending of thin-w alled rectangular tube is built under the ABA QUS/Ex plicit env ir onment.Based on the model,a simulation and analysis of ro tary draw bending for aluminum alloy 3A21thin-w alled rectangular tube hav e been car ried out.The r esults sho w that the max imum heig ht of w rinkling w ave decreases obviously w ith the increase of the initial lead of the mandrel,the m ax imum tangential com press stress and the equivalent stress de -creases g radually,and the variation becom e steadier.T he maxim um height of w rinkling w ave does not almost alter w ith the increase of the initial lead of the mandrel w hen the initial lead reached a fix ed va-lue.T he achievem ents o f this study provide a g uideline for determ ining the process parameters fo r thin -w alled rectangular tube in rotary draw bending process.Key words :thin-w alled r ectangular tube;m andrel initial lead;w rinkling;rotary draw bending;numerical simulatio n收稿日期:2006)08)15基金项目:国家自然科学基金资助项目(50575184);西北工业大学研究生创新实验中心资助项目(05072)0 引言铝合金薄壁矩形波导管是雷达和无线电通信系统中的关键部件,被广泛应用于航空、航天等领域。
3003A1-H14薄壁微小通道扁管波形冲压成形尺寸对截面变形的作用规律
㊀第43卷㊀第3期2024年3月中国材料进展MATERIALS CHINAVol.43㊀No.3Mar.2024收稿日期:2021-11-05㊀㊀修回日期:2022-06-17基金项目:国家自然科学基金项目(51601070,51875263);江苏省自然科学基金项目(BK20181447)第一作者:程传峰,男,1974年生,高级工程师通讯作者:朱英霞,女,1986年生,副教授,硕士生导师,Email:xia166109@ DOI :10.7502/j.issn.1674-3962.2021110053003Al-H14薄壁微小通道扁管波形冲压成形尺寸对截面变形的作用规律程传峰1,金㊀明2,王项如1,朱英霞3,程一峰3,盘朝奉4,王㊀园3(1.安徽新富新能源科技股份有限公司,安徽安庆246001)(2.安徽环新集团股份有限公司,安徽安庆246001)(3.江苏大学机械工程学院,江苏镇江212013)(4.江苏大学汽车工程研究院,江苏镇江212013)摘㊀要:薄壁微小通道波形扁管是建设新能源汽车锂电池组恒温系统的绝佳材料,成形尺寸是影响其冲压成形截面变形的关键因素㊂建立了实验验证的3003Al-H14微小通道薄壁扁管的波形冲压-回弹有限元模型㊂基于所建模型,研究了截面高度㊁管坯壁厚㊁内外面相对弯曲半径缩放系数等成形尺寸,对截面变形率和平均截面变形率的作用规律㊂研究发现:①横截面上边缘孔的截面变形率通常较大,其余孔的截面变形率相对较小且大小一致;纵截面上孔的截面变形率呈现波峰波谷高㊁中间段低的分布特点㊂②扁管的截面变形率随着截面高度增大而增大,当截面高度超过4mm 时,扁管内的筋显著弯折,横截面塌陷严重㊂③扁管的平均截面变形率随着壁厚增大呈指数函数下降;当壁厚等于0.1mm 时,所有截面都畸变严重,而当壁厚超过0.3mm 时,最大截面畸变率下降至24.71%㊂④内外面相对弯曲半径的缩放系数越大,则内外面的实际弯曲程度越小,平均截面变形率也越小㊂研究成果对薄壁微小通道波形扁管的精确成形具有科学意义和工程价值㊂关键词:微小通道管;冲压;薄壁件;成形尺寸;截面变形中图分类号:TG386㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1674-3962(2024)03-0265-08引用格式:程传峰,金明,王项如,等.3003Al-H14薄壁微小通道扁管波形冲压成形尺寸对截面变形的作用规律[J].中国材料进展,2024,43(3):265-272.CHENG C F,JIN M,WANG X R,et al .Effect of Forming Size on Sectional Deformation of Wave Stamping of 3003Al-H14Micro ChannelFlat Tube[J].Materials China,2024,43(3):265-272.Effect of Forming Size on Sectional Deformation of WaveStamping of 3003Al-H14Micro Channel Flat TubeCHENG Chuanfeng 1,JIN Ming 2,WANG Xiangru 1,ZHU Yingxia 3,CHENG Yifeng 3,PAN Chaofeng 4,WANG Yuan 3(1.ANHUI XMAX New Energy Technology Co.,Ltd.,Anqing 246001,China)(2.ANHUI ARN GROUP Co.,Ltd.,Anqing 246001,China)(3.School of Mechanical Engineering,Jiangsu University,Zhenjiang 212013,China)(4.Automotive Engineering Research Institute,Jiangsu University,Zhenjiang 212013,China)Abstract :The thin-walled flat tube with microchannels is an essential component for the construction of the constant tem-perature system in lithium-ion battery packs for new energy vehicles.The dimensions used in forming this component are critical factors that influence the deformation of the stamped section.An experimentally verified finite element model hasbeen developed for the waveform stamping-springback of 3003Al-H14thin-walled flat tubes with microchannels.Thismodel was used to investigate the impact of forming dimen-sions such as section height,tube blank wall thickness,andrelative bending radius scaling factors of the inner and outer surfaces on the section deformation ratio and average section deformation ratio.The research findings are as follows:①The section deformation ratio of the holes at the upper edgeof the cross-section is generally larger,while the deforma-tion ratio of the remaining holes is relatively small and con-中国材料进展第43卷sistent in size.The section deformation ratio of the holes on the longitudinal section exhibits a distribution pattern with high peaks and valleys and low values in the middle section.②The section deformation ratio of the flat tube increases with the increase in section height.When the section height exceeds4mm,the ribs inside the flat tube significantly bend,leading to severe collapse of the cross-section.③The average section deformation ratio of the flat tube decreases exponentially with in-creasing wall thickness.When the wall thickness equals0.1mm,all sections exhibit severe distortion,while when the wall thickness exceeds0.3mm,the maximum section distortion ratio decreases to24.71%.④A larger scaling factor of the rela-tive bending radius of the inner and outer surfaces results in a smaller actual bending degree of these surfaces and a smaller average section deformation ratio.This study has scientific significance and engineering value for the precise forming of thin-walled microchannel waveform flat tubes.Key words:micro-channel tube;stamping;thin-walled parts;forming dimensions;cross-sectional deformation1㊀前㊀言目前,在航空航天㊁汽车㊁通讯㊁军工等领域,大量设备正向着微型化㊁高功率和结构高密度的方向发展[1],因此工作时的热流密度远大于常规尺度的设备,如果散热不够理想,其工作性能和寿命会受到严重影响[2]㊂因此,传热性能优异且同时具备节能㊁降本㊁环保优势的薄壁多孔微小通道扁管被越来越多的研究者和制造厂商应用于微型化㊁高功率和结构高密度集成化设备的散热系统中㊂薄壁多孔微小通道扁管是一种采用精炼铝棒,通过热挤压-熔焊工艺和表面喷锌防腐处理制造成形的薄壁多孔扁形管[3]㊂由于薄壁微小通道扁管具有十分突出的环保㊁增效㊁节能㊁降本4大优势,因此早在1996年就在汽车空调系统中获得应用㊂与传统的管翅式换热器相比,薄壁多孔微小通道扁管换热器的传热效率可以提高14% ~33%㊂在获得相同制冷效果的前提下,所需制冷剂的量可减少35%[4]㊂薄壁多孔微小通道扁管的结构精细复杂,加工制造难度较高,常用的材料主要有1050㊁1060㊁1100㊁1A97㊁3003㊁3F03㊁3102和3103铝合金[5,6]㊂多孔微小通道的导热性能与流道的尺寸和横截面形状密切相关[7],因此很多学者针对多孔微小通道扁管的空间结构展开了研究㊂夏国栋团队[8]和谢忱创[9]均研究发现,波形结构的薄壁多孔微小通道扁管能大大提高新能源汽车电池组的散热能效㊂最新的研究成果也表明,较之平行微小通道,波形微小通道能使流通的冷却液再循环和回流,进而强化扁管的能效传递,且相同工况下,波形微小通道扁管的温度分布更均匀[10-12]㊂现有研究说明,多孔微小通道波形扁管将是解决新能源汽车锂电池组和机车电控元件这类发热密集㊁温度敏感型零部件恒温问题的绝佳材料[10,11]㊂然而由于缺乏薄壁多孔微小通道扁管的波形成形工艺与技术,上述研究成果依旧停留在理论研究阶段,迫切需要对薄壁多孔微小通道扁管的波形成形工艺展开研究㊂李大永团队研究了多孔微小圆通道扁管[13]㊁多层平行流微小通道换热器[4]和折叠式薄壁多孔扁管[14]的绕弯成形能力㊂绕弯成形与本文研究的波形冲压同属管类的二次塑性成形工艺㊂李大永团队的研究结果表明:①薄壁多孔微小通道扁管的弯曲半径和截面尺寸对绕弯成形结束后微小通道的截面变形有重要影响;②截面变形是薄壁多孔微小通道扁管最为显著的弯曲成形缺陷,也是对其导热性能影响最严重的缺陷,且与常规管材不同的是,其通道的纵截面变形比横截面变形更显著㊂上述研究结果与工艺方法对本研究具有较好的借鉴意义,但是其研究对象接近板材,获得的数据与经验规律不能直接用于管材㊂本文以适用于高密度集成化设备散热系统的3003Al-H14薄壁多孔微小通道扁管为研究对象,对其波形冲压工艺过程中成形尺寸对截面变形的影响规律展开了研究㊂本研究对波形微小通道的精确塑性成形发展具有很好的科研价值和技术指导意义㊂2㊀建立3003Al-H14薄壁微小通道扁管的波形冲压成形有限元模型2.1㊀3003Al-H14薄壁微小通道扁管的成形尺寸与材料参数㊀㊀3003Al-H14薄壁微小通道扁管的横截面存在 筋 与孔,孔的个数m通常很多㊂横截面宽度l远大于高度h,因此呈现扁状㊂管材壁厚t极薄,通常情况下tɤ0.8mm㊂如图1所示,薄壁微小通道扁管的成形尺寸参图1㊀3003Al-H14薄壁微小通道扁管的成形尺寸示意图Fig.1㊀The geometric dimensions of the3003Al-H14thin-walled micro-channel flat tube662㊀第3期程传峰等:3003Al-H14薄壁微小通道扁管波形冲压成形尺寸对截面变形的作用规律数还包括:横截面孔的内径宽度w ,纵截面总长L ,内弯曲面波形半径r (至弯曲中性层),与外弯曲面波形半径R (至弯曲中性层),参数值如表1所示㊂表1㊀3003Al-H14薄壁微小通道扁管的成形尺寸参数值Table 1㊀The geometric dimensions values of the 3003Al-H 14thin-walled micro-channel flat tubeForming sizeValue Cross section width l /mm59.1Cross section height h /mm2.5Wall thickness of tube blank t /mm0.3Inner width of single hole w /mm1.8Number of holes m28Total length of longitudinal section L /mm 100Wave radius of inner curved surface r /mm6Wave radius of outer curved surface R /mm102.2㊀3003Al -H14微小通道薄壁扁管的材料本构模型为了获得材料的应力-应变曲线,将3003Al-H14薄壁微小通道扁管沿横截面宽度方向切割为完全相同的3部分,分别作为拉伸试样进行了拉伸实验㊂实验按照国标GB /T 228.1 2010‘金属材料室温拉伸试验方法“进行,拉伸速度设置为1mm /min㊂拉伸后的试样断裂状态如图2所示㊂图2㊀3003Al-H14薄壁微小通道扁管拉伸断裂试样照片Fig.2㊀Fracture state of the tensile specimen of the 3003Al-H14thin-walled micro-channel flat tube拉伸实验获得的真应力-应变曲线如图3所示,材料力学性能参数如表2所示㊂图3㊀3003Al-H14微小通道扁管拉伸真应力-应变曲线Fig.3㊀The ture stress-strain curve of the tensile test of the 3003Al-H14micro-channel flat tube表2㊀3003Al-H14薄壁微小通道扁管的材料力学性能参数Table 2㊀Material mechanical performance parameters of 3003Al-H 14thin-walled micro-channel flat tubeMaterial parametersValueMaterial 3003Al-H14Poisson s ratio0.28Density /(kg /m 3)2730Elastic modulus /GPa12.54Initial yield strength /MPa34.36Tensile strength /MPa141.03Elongation /%38.74Material parameters A /MPa49.930Material parameters K /MPa 152.826Material parameters n0.472采用各向同性硬化模型描述3003Al-H14材料的应力应变关系㊂其屈服条件f 如公式(1)所示:f =32s ʒs -(A +Kεp n )=0(1)其中,s 为偏应力,εp 为等效塑性应变,硬化参数A ㊁K 和n 的取值来自图3中应力应变曲线拟合,结果如表2所示㊂2.3㊀3003Al -H14薄壁微小通道扁管的波形冲压-回弹有限元模型㊀㊀所有的截面变形数据都取自回弹发生之后,所以建立了3003Al-H14微小通道薄壁扁管的波形冲压-回弹有限元模型㊂该模型包括冲压成形和回弹2步,分别采用动态显示算法和静态隐式算法,如图4所示㊂冲压过程的结构包括上模㊁下模和扁管这3部分,如图4a 所示㊂扁管与上模接触的成形面为内弯曲面,与下模接触的成形面为外弯曲面㊂扁管与上㊁下模之间的摩擦条件,均为机械油润滑㊂扁管的网格采用S4R 壳单元㊂采用3003Al-H14薄壁微小通道扁管的波形冲压实验验证所建有限元模型的可靠性㊂模拟边界条件设置和实验条件对比如表3所示㊂图5对比了模拟和实验获得的薄壁微小通道扁管波形冲压件㊂由图5a 和5b 可知,所建立的有限元模型可以准确模拟管坯横㊁纵截面的起皱状态㊁截面变形状态㊂图5c 对比了某一特定纵截面上的截面变形率预测情况与实验数据,发现有限元模拟的平均预测误差为16.82%,最大预测误差为24.32%,均在合理误差范围内㊂综上,认为所建3003Al-H14薄壁微小通道扁管的波形冲压-回弹有限元模型能够较为可靠地预测扁管冲压过程中的截面变形㊂762中国材料进展第43卷图4㊀薄壁微小通道扁管波形冲压-回弹有限元模型:(a)冲压过程,(b)回弹过程Fig.4㊀The finite element model of corrugated stamping-springbackprocesses of thin-walled micro-channel flat tube:(a)stamping process,(b)springbackprocess图5㊀薄壁微小通道扁管波形冲压的实验和模拟结果对比:(a)实验截面变形状态,(b)模拟截面变形状态,(c)代表纵截面PC 上截面变形率的模拟预测值和实验值对比Fig.5㊀Comparisons of experimental and simulative results of corrugatedstamping of thin-walled micro-channel flat tubes:(a)experi-mental wrinkle state,(b)simulative wrinkle state,(c)compar-ison of the simulative and experimental values of the cross-section deformation rate on the representative longitudinal section PC表3㊀模拟条件设置和实验条件对比Table 3㊀Comparisons of simulative and experimental conditionsBoundary conditionsSimulation ExperimentCoefficient of friction between upper die and tube blank0.09Mechanical oil lubricationCoefficient of friction between lower die and tube blank0.09Mechanical oil lubricationStamping speed /(mm /s)9.5~30.5Fast Stamping time /s113㊀3003Al -H14薄壁微小通道扁管波形冲压的截面变形描述及模拟研究条件㊀㊀本研究中截面变形量(率)的取值来自两横㊁两纵四条代表截面,其位置和截面上的节点编号如图6所示㊂可以看到代表横截面PP 1是波峰横截面,CC 1是波谷横截面;代表纵截面PC 是位于边缘孔对称线上的纵截面,P 1C 1是位于中央孔对称线上的纵截面㊂由于肋板的截面变形量非常小,因此横㊁纵截面上代表节点i 的选取皆对应于各孔的对称线,如图6所示㊂截面变形率δh 和平均截面变形率δh 的计算公式为:δh =Δhh ˑ100%=h -h 1hˑ100%(2)δh =1kðk i =1(δh )i㊀i =1,2 k(3)其中,Δh 为截面变形量,h 1为微小通道薄壁波形扁管冲压成形后的截面高度,i 为代表截面上的节点编号㊂图6㊀代表横截面PP 1㊁CC 1和代表纵截面PC㊁P 1C 1的截面位置,及其截面上的节点编号顺序Fig.6㊀The representative cross sections PP 1,CC 1and the representa-tive longitudinal sections PC,P 1C 1,and the node numbersequence on the sections为了揭示3003Al-H14薄壁微小通道扁管波形冲压的成形尺寸-截面变形作用规律,结合实际生产中所需扁管的成形尺寸,设置模拟研究范围如表4所示㊂表4中的基础值是1.3节中的实验设置值,也是模拟研究的基础862㊀第3期程传峰等:3003Al-H14薄壁微小通道扁管波形冲压成形尺寸对截面变形的作用规律数据㊂成形尺寸包括截面高度h ㊁管坯壁厚t ㊁内弯曲面波形半径r ,以及内㊁外面相对弯曲半径r /R 的同步缩放系数β㊂其中β的含义如式(4):r R =10㊃β6㊃β(4)表4㊀模拟研究成形尺寸值Table 4㊀The geometric dimensions values of the 3003Al-H 14micro-channel thin-walled flat tubeForming sizes Base valueValue settingh /mm 2.51,2.5,4,7,10t /mm 0.30.1,0.3,0.5,0.7,0.9R =6,r /mm103,6,10,12,24r /R =10mm /6mm,β10.5,1,2,44㊀结果与讨论4.1㊀3003Al -H14薄壁微小通道扁管波形冲压的截面变形分布特征㊀㊀图7给出了使用表4基础模拟研究数据的情况下,薄壁微小通道扁管的截面变形率分布情况㊂从图7可以看出:①代表横截面PP 1(波峰)和CC 1(波谷)的截面变形率δh 分布趋势完全一致,边缘孔的变形最为严重,其它孔的变形率相对较小且基本一致㊂②代表纵截面PC (边缘孔纵截面)和P 1C 1(中央孔纵截面)的截面变形率δh 分布趋势完全一致,呈现两端点高㊁中央段低的波动分布趋势㊂以上说明,薄壁微小通道扁管的截面变形情况复杂,横㊁纵截面变形分布规律差异较大㊂由于横截面PP 1的平均截面变形率要高于CC 1,纵截面PC 的平均截面变形率要高于P 1C 1,因此将PP 1和PC 截面作为后续研究对象㊂图7㊀代表横截面PP 1㊁CC 1和代表纵截面PC㊁P 1C 1的截面变形率Fig.7㊀Distributions of the section deformation rate of the representa-tive cross sections PP 1,CC 1and the representative longitudi-nal sections PC,P 1C 14.2㊀截面高度对截面变形率的作用规律图8a 给出了不同截面高度h 下的波峰横截面变形情况㊂可以看出当横截面的宽度不变时,h 值越大,横截面的中空度越高,截面刚度越差,因而变形程度越大㊂当h 达到2.5mm 时,由于筋的折弯并不显著,整体横截面尚能保持一定的形状精度,但边缘孔率先出现了较为显著的截面塌陷,这是由于边缘孔的材料流动较之其它孔要自由㊂而当h =4mm 时,筋发生显著的弯折,导致整体横截面塌陷严重㊂当h =7mm 时,孔的截面刚度进一步变差,筋的弯折加剧,整体的横截面塌陷也愈加严重,如图8a 和8b 所示㊂图8㊀不同截面高度(h )下扁管截面变形情况:(a)不同h 下的波峰横截面对比图,(b)h =7mm 时的扁管截面变形图Fig.8㊀Sectional deformation of flat tubewith different section heights(h ):(a)comparison of cross-sections of wave crests with dif-ferent h ,(b)cross-section deformation of flat tube with h =7mm图9分析了PP 1和PC 截面上,截面变形率δh 的分布特征,以及平均截面变形率δh 随h 的变化趋势㊂结合图8a 和图9a 可知,除了边缘孔外,波峰横截面上所有孔的截面变形较为均匀一致㊂h ȡ4mm 时,孔的变形程度显著增大,且四分之一横截面处的孔呈现最大的塌陷㊂由图9b 可知,扁管纵截面上的δh 呈波峰和波谷两端点高㊁中间低的分布趋势㊂由图9c 可知,对于波峰横截面,平均截面变形率δh 随h 先减小后增大,最佳h =2.5mm,此时δh =9.31%;而对于边缘孔纵截面,δh 随h 增大而增大,当h ȡ4mm 时,这种增大趋势变得缓慢,最佳h =1mm,此时δh =3.33%㊂综上,在波峰截面上,δh 随h 先降低后增大,最佳h =2.5mm㊂在边缘孔纵截面上,δh 随h 增大而增大,最佳截面高度h =1mm㊂h ȡ4mm 时,扁管内的筋显著弯折,且横截面塌陷严重㊂4.3㊀壁厚尺寸对截面变形率的作用规律图10分析了不同管壁厚度t 下,PP 1和PC 截面上截962中国材料进展第43卷图9㊀不同截面高度(h)下的扁管截面变形率(δh)分布和平均截面变形率(δh)变化趋势:(a)PP1截面的δh分布,(b)PC截面的δh分布,(c)PP1和PC截面的δh随h的变化趋势Fig.9㊀The section deformation rate(δh)distributions and average section deformation rate(δh)varation trends of flat tubes withdifferent heights(h):(a)δh distribution of PP1section,(b)δh distribution of PC section,(c)δh variation trends ofPP1and PC sections with h面变形率δh的分布特征,以及平均截面变形率δh随t的变化趋势㊂由图10a和10b可知,PP1和PC截面上的δh 分布特征同图9a和9b中的基本一致,即波峰横截面上孔的变形较为均匀,而边缘孔纵截面的截面变形率呈现波峰和波谷端较高㊁中间段较低的分布特征㊂由图10c可知,随着t的增大,δh呈指数函数下降趋势㊂由于扁管的h保持不变,即h=2.5mm,因此t越大,横截面特征越趋向板材,进而导致平均截面变形程度越低㊂图10㊀不同管壁厚度(t)下的扁管截面变形率(δh)分布和平均截面变形率(δh)变化趋势:(a)PP1截面的δh分布,(b)PC截面的δh分布,(c)PP1和PC截面的δh随t的变化趋势Fig.10㊀The section deformation rate(δh)distributions and average section deformation rate(δh)variation trends of flat tubeswith different wall thicknesses(t):(a)δh distribution ofPP1section,(b)δh distribution of PC section,(c)δh vari-ation trends of PP1and PC sections with t072㊀第3期程传峰等:3003Al-H14薄壁微小通道扁管波形冲压成形尺寸对截面变形的作用规律t =0.1mm 时,管材壁厚极薄,截面刚度不足以支撑波形冲压成形,因此所有截面都会产生严重的变形,最大截面变形率甚至能达到78%㊂而当t 增大至0.3mm 时,薄壁微小通道扁管的最大截面变形率降至24.71%㊂当t =0.9mm 时,PP 1横截面上的最大截面变形率只有3.99%,平均截面变形率δh =2.98%;PC 纵截面上的最大截面变形率只有3.17%,平均截面变形率δh =3.17%㊂综上,随着t 的增大,扁管的截面特征趋向板材,δh 呈指数函数下降趋势㊂t =0.1mm 时,截面刚度过低,所有截面都会产生严重的畸变,最大截面变形率甚至能达到78%㊂而当t ȡ0.3mm 时,薄壁微小通道扁管的最大截面变形率降至24.71%,且随着t 的增大,δh 下降趋势变缓,并最终趋向稳定临界值㊂4.4㊀内外面相对弯曲半径对截面变形率的作用规律图11给出了外弯曲面波形半径R =6mm 的情况下,内弯曲面波形半径r 对平均截面变形率δh 的作用规律㊂可以看到,波峰横截面PP 1和边缘孔纵截面PC 这两条曲线的变化趋势完全不同㊂边缘孔纵截面PC 的δh 随r 增大呈指数下降趋势,最佳成形尺寸r =24mm,此时δh =4.82%㊂这是因为r 越大,内弯曲面的相对弯曲程度越小,因而纵截面的变形程度也越小㊂但r 越大,又意味着冲压深度越大,必然导致横截面的变形程度增大㊂因此,在冲压深度和内弯曲面相对弯曲程度的双重影响下,波谷横截面PP 1的δh 随r 的变化呈现先下降后增大的复杂趋势㊂但整体波动幅度较小,可以采用直线拟合其变化趋势,最佳成形尺寸r =12mm,此时δh =9.17%㊂图11㊀不同内弯曲面波形半径r 下的平均截面变形率δh 变化趋势Fig.11㊀Variation trends of average section deformation rate δh withwave radius r of inner curved surface图12a 给出了r /R =10mm /6mm 时,同步缩放系数β对平均截面变形率δh 的作用规律㊂可以看到波峰横截面PP 1和边缘孔纵截面PC 这2条曲线的变化趋势基本相同,即δh 随β呈指数函数下降趋势㊂图12b 对比了不同β下的波峰横截面变形程度,可以看到随着β的增大,截面变形程度显著变小㊂β越大,内㊁外弯曲面相对弯曲程度越低,因而横㊁纵截面的变形程度越低㊂最佳缩放系数β=4,此时成形尺寸r /R =40mm /24mm,波峰横截面δh =2.04%,边缘孔纵截面δh =1.75%㊂图12㊀r /R =10/6时,平均截面变形率(δh )随同步缩放系数(β)的变化趋势:(a)PP 1和PC 截面的δh 随β的变化趋势,(b)不同β下的波峰横截面对比Fig.12㊀Variation trends of average section deformation rate (δh )withsynchronous zoom factor (β),when r /R =10/6:(a)δh varia-tion trends of PP 1and PC sections with β,(b)comparison of cross-sections of wave crests with different β综上,内外面相对弯曲半径r /R 对截面变形率δh 的作用规律与内㊁外弯曲面的弯曲程度存在关联一致性,弯曲程度越小,δh 越小㊂但是当R 保持不变㊁r 发生变化的时候,波峰横截面的变形程度还要考虑冲压深度的影响㊂5㊀结㊀论建立了3003Al-H14薄壁微小通道扁管的波形冲压成形-回弹有限元模型,分析过程包括冲压过程和回弹过程,结构包括上模㊁下模和微小通道薄壁扁管3部分㊂从截面变形预测的角度验证了所建有限元模型的可靠性㊂基于所建模型,研究了成形尺寸对截面变形率δh 和平均172中国材料进展第43卷截面变形率δh的作用规律㊂成形尺寸包括截面高度h㊁管坯壁厚t㊁内弯曲面波形半径r,以及内外面相对弯曲半径r/R的同步缩放系数β㊂通过研究得出以下结论: (1)薄壁微小通道扁管的截面变形情况复杂,横㊁纵截面呈现完全不同的截面变形分布趋势㊂波峰横截面和波谷横截面的截面变形情况基本一致,即:边缘孔的截面变形量通常较大,其余孔的截面变形相对较小且基本一致㊂边缘孔纵截面和中央孔纵截面的截面变形率分布趋势基本一致,呈现波峰㊁波谷高,中间段低的波动特点㊂(2)在波峰横截面上,δh随h先降低后增大,最佳h=2.5mm㊂在边缘孔纵截面上,δh随h增大而增大,最佳h=1mm㊂横截面宽度不变时,h越大,扁管的截面刚度越差,当hȡ4mm时,扁管内的筋出现了显著弯折现象,且横截面塌陷严重㊂(3)随着t的增大,扁管的横截面特征趋向板材,δh呈指数下降趋势㊂t=0.1mm时,截面刚度过低,所有截面都会产生严重的畸变,最大截面变形率甚至能达到78%㊂而当tȡ0.3mm时,最大截面变形率下降至24.71%㊂(4)R保持不变时,r越大,内弯曲面的相对弯曲程度越小,冲压深度越大,因此波峰横截面的δh随r先减小后增大,但整体波动幅度较小㊂而边缘孔纵截面的δh 随r呈指数下降趋势,最佳成形尺寸r=24mm㊂r/R保持不变时,波峰横截面和波谷横截面的δh均随β呈指数下降趋势,最佳β=4,此时成形尺寸r/R=40mm/24mm㊂参考文献㊀References[1]㊀吴克兵.科技创新与应用[J],2018,238(18):91-92.WU K B.Technology Innovation and Application[J],2018,238(18):91-92.[2]㊀王新泽.科技创新导报[J],2018,15(3):23-24.WANG X Z.Science and Technology Innovation Herald[J],2018,15(3):23-24.[3]㊀方文利,唐鼎,李大永,等.塑性工程学报[J],2015,22(1):12-17.FANG W L,TANG D,LI D Y,et al.Journal of Plasticity Engineering [J],2015,22(1):12-17.[4]㊀张志伟,张卿卿,唐鼎,等.塑性工程学报[J],2011,18(4):106-111.ZHANG Z W,ZHANG Q Q,TANG D,et al.Journal of Plasticity En-gineering[J],2011,18(4):106-111.[5]㊀伍波,李龙,周德敬.轻合金加工技术[J],2016,44(2):9-15.WU B,LI L,ZHOU D J.Light Alloy Fabrication Technology[J], 2016,44(2):9-15.[6]㊀葛洋,姜未汀.化工进展[J],2016,35:10-15.GE Y,JIANG W D.Chemical Industry and Engineering Progress[J], 2016,35:10-15.[7]㊀SHARMA J P,SHARMA A,JILTE R D,et al.Journal of Thermal A-nalysis and Calorimetry[J],2020,140:1-32.[8]㊀曹磊.电动汽车电池热管理中的温度控制及优化[D].北京:北京工业大学,2019.CAO L.Temperature Control and Optimization of Battery Thermal Management in Electric Vehicle[D].Beijing:Beijing University of Technology,2019.[9]㊀谢忱创.汽车文摘[J],2020(12):31-38.XIE C C.Automotive Digest[J],2020(12):31-38. [10]崔焱朝.微通道换热器及相变蓄冷系统模拟与优化[D].大连:大连理工大学,2019.CUI Y C.Simulation and Optimization of Microchannel Heat Exchang-er and Phase Change Cooling Storage System[D].Dalian:Dalian Uni-versity of Technology,2019.[11]XIA G D,CAO L,BI G L.Journal of Power Sources[J],2017,367:90-105.[12]刘宏龙.我国动力电池技术落后于产业规划[EB/OL].(2016-01-25)[2021-11-4]./qclbj/l_hy/201601/t20160125_443261.htm.LIU H L.China s Power Battery Technology Lags Behind the Industrial Planning.(2016-01-25)[2021-11-4]./qclbj/l_hy/201601/t20160125_443261.htm. [13]ZHANG Q Q,TANG D,LI D Y,et al.Journal of Materials ProcessingTechnology[J],2010,210:1876-1884.[14]TANG D,CHEN X L,ZHAO L L,et al.Materials[J],2019,12:3744-3754.(编辑㊀费蒙飞)272。
矩形管弯曲实验及有限元仿真
矩形管弯曲实验及有限元仿真张丛远;徐岩;徐驰【摘要】数控绕弯机是一种管材弯曲成形装置，能够快速高效地实现同种规格弯管的大批量生产。
在批量生产之前，各模具夹紧力以及芯棒的尺寸、位置仍然需要耗费漫长的时间进行人工调试，众多复杂的物理因素相互影响，共同决定着弯管成形的品质。
用有限元软件ABAQUS对薄壁矩形管的弯曲过程进行仿真、实验验证，讨论各种物理因素的相互关联，简述不同缺陷情况下各个模具及芯棒的调试方法，进而为实际操作数控弯管机的过程中可能出现的各种问题提供解决方案。
%CNC bending machine is a kind of tube bending forming device,which can be used to realize the mass production of the same elbows in specifications rapidly and efficiently. This article uses the finite element software ABAQUS to simulate the bending process of thin-wal ed rectangular tube with the experimental verification and describes the relationship of various physical factors and the debugging method of the mandrel and molds in case of different defect. The solutions are given to various problems which may occur during the actual operation of CNC bending machine.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】4页(P105-107,117)【关键词】矩形管;弯管;有限元仿真【作者】张丛远;徐岩;徐驰【作者单位】南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016;南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016; 中航工业昌河飞机工业集团有限责任公司，江西景德镇333002;中航工业昌河飞机工业集团有限责任公司，江西景德镇333002【正文语种】中文【中图分类】TG306;TP391.90 引言薄壁管数控弯曲成形技术在航空航天、石油化工、交通运输等行业中的应用越来越广泛，并且随着精度、可靠性等要求的不断提高，薄壁管弯曲成形的难度也不断加大。
弯管成型截面畸变的有限元分析
文章编号：2095-6835（2023）24-0006-05弯管成型截面畸变的有限元分析＊谌宏1，2（1.江苏科技大学苏州理工学院，江苏苏州215600；2.张家港江苏科技大学产业技术研究院，江苏苏州215600）摘要：针对弯管成型截面畸变的问题，基于ABAQUS有限元分析软件，建立了21-6-9高强度不锈钢管弯曲的有限元模型。
研究了相对弯曲半径、相对壁厚、弹性模量、屈服强度关于弯管成型截面畸变的显著性规律及经验公式。
研究结果表明，根据正交试验设计判断出，显著性强弱为相对弯曲半径＞相对壁厚＞屈服强度＞弹性模量；为降低弯管成型截面畸变率，可以选用相对弯曲半径较大的工艺组合；根据回归分析结果，得出成型参数关于弯管成型截面畸变率的经验公式，并校核验证了大概适用范围，该公式可以预测非大半径弯管成型截面畸变的情况，完善后可应用于实际生产。
关键词：管材弯曲；成型参数；截面畸变；有限元模拟中图分类号：TG386.3文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2023.24.002作为现代弹塑性加工工艺代表之一的管材加工工艺，其管材弯曲加工是其重要的组成部分，管材部件的轻量化、强韧化、高效、低耗等特点显著，被广泛应用于汽车制造、航空航天、输油管道等高新技术领域。
管材弯曲过程是一个非线性多重复杂的物理过程，在弯曲过程中容易出现成型截面畸变、起皱、壁厚减薄等各种质量缺陷，亦会发生回弹等多种问题。
因此，针对成型截面畸变问题开展几何非线性的模拟分析，了解其成型机理因素的显著性，判断最优弯曲方案，预测最大成型截面畸变，合理规避不合格的缺陷管材具有重大意义。
在管材弯曲成型系列研究中，国内外学者针对横截面变形现象开展了各种各样的研究。
王光祥等[1]通过实验的方法研究了弯曲中心角对截面畸变的影响，发现弯曲中心角是影响截面畸变的重要因素，椭圆率随弯曲中心角增大而增大，可以根据这个结论进行预测；JIANG等[2]主要研究了不同数控弯曲模组下的强度TA18管，其弯曲模、刮水模、夹紧模、压力模的合理选用可以提高截面质量；鄂大辛等[3]在平面应力和三向应力状态假设下，得出横截面短轴变化与壁厚的关系式；王刘安等[4]通过6061-T6铝合金管单向拉伸试验数据，对异形弯管进行有限元模拟，得出芯棒与管壁间隙大于1mm时，管材畸变减小，否则畸变严重的结论；何花卉等[5]在管材弯曲变形试验的基础上，进行有限元分析，指出长、短轴变化率比椭圆率更能形象反映界面形状变化，且短轴变化率更加明显，认为弯曲部分变形有向后段直管部分扩散的趋势；方军等[6]通过有限元软件建立不锈钢管材绕弯成型的弹塑性模型，分析了几何和材料参数对截面畸变的影响规律；宋飞飞等[7]利用有限元软件模拟Ti35合金管材绕弯过程，研究了芯棒伸出量、弯曲角度、压块相对助推速度、相对弯曲半径对它的影响规律；官强等[8]通过ABAQUS有限元软件模拟分析了圆管弯曲成型，提出将最大截面畸变率提高20%，应用实际加工判断截面质量的可行性；陈国清等[9]基于MSC.MARC有限元软件建立了推弯成型有限元模型，得出大弯曲半径推弯时，良好的润滑条件有利于获得更好的成型质量的结论；梁闯等[10]通过ABAQUS/Explicit平台，建立了TA18高强钛管数控弯曲成型过程三维有限元模型，研究得出较好的间隙水平是0.1mm的结论；刘芷丽等[11]基于ABAQUS有限元软件，建立圆管压扁-压弯连续成型的有限元模型，分析了圆管的受力方式；陈钱等[12]通过Dynaform有限元软件建立了高强度薄壁管材有限元模型，得出芯棒与管材间隙关于截面畸变率的影响规律；ZHAO等[13]通过ABAQUS/Explicit程序建立了钢管的三维有限元模型，通过实验验证了其可靠性，发现最大横截面畸变的位置几乎随模与管间隙的变化而变化；YAN等[14]基于有限元方法建立了一种起皱能量预测模型的成型极限搜索算法，并依次研究了芯棒球厚度等参数对管材起皱的影响；苏海波等[15]利用有限元方法对管材弯曲成型过程进行了数值模拟，得出了弯角外侧平均壁厚与相对弯曲半径间的关系。
焊接参数和工艺因素对焊缝成形的影响
焊接参数和工艺因素对焊缝成形的影响规律一、焊接参数对焊缝成形的影响1、焊接电流对焊缝成形的影响在其他条件一定的情况下，随着电弧焊接电流增加，焊缝的熔深和余高均增加，熔宽略有增加。
其原因如下:1）随着电弧焊焊接电流增加，作用在焊件上的电弧力增加,电弧对焊件的热输入增加，热源位置下移，有利于热量向熔池深度方向传导，使熔深增大.熔深与焊接电流近似成正比关系，即焊缝熔深H约等于K m×I.式中Km为熔深系数（焊接电流增加100A导致焊缝熔深增加的毫米数),它与电弧焊的方法、焊丝直径、电流种类等有关见表1-1.2)电弧焊的焊芯或焊丝的熔化速度与焊接电流成正比。
由于电弧焊的焊接电流增加导致焊丝熔化速度增加，焊丝熔化量近似成正比的增多,而熔宽增加较少,所以焊缝余高增大.3）焊接电流增大后，弧柱直径增大，但是电弧潜入工件的深度增大,电弧斑点移动范围受到限制，因而熔宽的增加量较小。
气体保护熔化极氩弧焊时，焊接电流增加，焊缝熔深增加。
若焊接电流过大、电流密度过高时，容易出现指状熔深,尤其焊铝时较明显。
2.电弧电压对焊缝成形的影响在其他条件一定的情况下，提高电弧电压，电弧功率相应增加，焊件输入的热量有所增加。
但是电弧电压增加是通过增加电弧长来实现的,电弧长度增加使得电弧热源半径增大，电弧散热增加，输入焊件的能量密度减小,因此熔深略有减小而熔深增大.同时，由于焊接电流不变，焊丝的熔化量基本不变，使得焊缝余高减小。
各种电弧焊方法,俄日了得到合适的焊缝成形，即保持合适的焊缝成形系数φ,在增大焊接电流的同时要适当提高电弧电压，要求电弧电压与焊接电流具有适当的匹配关系.这点在熔化极电弧焊中最为常见。
3。
焊接速度对焊缝成形的影响在其他条件一定的情况下，提高焊接速度会导致焊接热输入减小,从而焊缝熔宽和熔深都减小。
由于单位长度焊缝上的焊丝金属熔敷量与焊接速度成反比，所以也导致焊缝余高减小。
焊接速度是评价焊接生产率的一项重要指标,为了提高焊接生产率,应该提高焊接速度。
钢管弯曲工艺分析及模具设计
弯 曲件宽度 （ ｍ ｍ）；
卜 ＿ ＿弯 曲材料 厚 度 （ ｒ ｎ ｍ） ；
弯 曲件 内弯曲半径 （ ｍ ｍ）；
— —
材料抗拉强度 （ ＭＰ ａ ）。
将七 ＝１ ． ３，６ ＝１ １ ４ ｍｍ ，ｔ ＝ ５ ｍｍ，Ｒ＝ ３ ４ ３ ｍｍ ，
譬
７ ９
ＷＩ Ｖ Ｉ ￣ ． Ｉ Ｉ Ｉ Ｃｔ ＯＩ ＷＯ ｆ ｌ Ｃ Ｉ Ｎ ＲＩ ９ ． ￣ ｏ ． ｃ ｏ ｍ Ｊ
（ ２ ）钢管压模弯 曲力计算 弯 曲力计算是设计
弯 曲模 和 选择 压 力设 备 吨 位 的重 要 依据 。根据 弯 曲
压模最小壁厚及宽度设计。通过对钢管 受力分析计算 ，并考虑滚压模的经济性 ，最 弯管压模壁厚取１ ０ ａｍ，宽度取２ ｒ ８ ０ ｍｍ。
应变分量 （ 见图２ ） ，一种应变状态只有一组主应
变。
一
点的应变状态也可分解成 两部 分 ，如 图３ 所
示 。第一部分以平均应变 为各 向应变的三 向等 应变状态 Ｅ ＝ （ ＋５ ： ＋６ ）／ ３ ，表示 了单元体 体积的变化 。第二部分是以各 向主变应与 的差 值为变应值构成的应变状态 ，表示了单元体形状的
（ １ ）模具材料的基本要求 根据工作部分对模 具硬度的要求 ，硬度要达￣ Ｉ Ｊ ５ ８ ￣ ６ ４ ＨＲ Ｃ，具 有高耐 磨性 和足够 韧度 ，以及 良好 的使用性能和 工艺性
图 １
能 ，故该弯管压模选用Ｚ Ｇ ３ １ ０ —５ ７ ０ 材质。
参磊 工 热 加 工 热
＝ ４ ６ ０ ＭＰ ａ 代入上式 ，计算得Ｆ 自 ＝ ３ ４ ２ ８ Ｎ，现车间
选用功率为４ ０ ｋ Ｗ 的 三辊 卷 板 机 进 行 滚 压 生 产 ，完 全能 满 足所 需 弯 曲力 的要 求 。
铝合金薄壁零件的加工工艺及变形控制探讨
铝合金薄壁零件的加工工艺及变形控制探讨摘要：中国特色社会主义现代化建设所取得的一系列丰富成果，为装备制造业的发展进步提供了有力支持。
铝合金薄壁零件是加工制造业中比较有代表性的零部件之一，它具有整体重量轻、机械强度高、造型美观等一系列优势，在汽车行业、航天航空行业当中发挥着不可替代的重要作用。
但是与此同时，人们也必须要清楚，铝合金薄壁零件的加工难度非常大、很容易发生变形，因此，对铝合金薄壁零件的加工工艺及变形控制进行研究具有一定的现实意义。
关键词：铝合金薄壁零件；加工工艺；变形控制；措施1薄壁铝合金加工变形概述1.1生产加工铝合金薄壁零件的性能和工艺较为特殊，自身有较强的可塑性与粘附性，在生产加工中很难分离切屑，很容易在刀刃上出现“刀瘤”，且实施切削工作的过程中可能会产生晶体颗粒，如出现位移会导致材料发生塑性变形的情况，严重影响到后续的工作。
铝合金薄壁零件的刚性较差，如果在生产加工中所用力度较大，则可能导致零件出现塑性变形，后续难以通过常规手段将其恢复，即便采用特殊手段将其恢复不仅费时费力，而且难以达到后续实际应用的参数要求。
1.2变形控制薄壁铝合金线膨胀系数在0.0000238左右；刚度在0.00001左右，为此加工会受到设备、环境、温度等方面的影响，如切削作业中产生过大的热量而引发变形；机床定位不精确导致偏移而引发变形；生产车间的环境较差也是引发变形的主要因素之一。
机械加工人员加工铝合金薄壁零件通常使用数控机床，一些厚度较薄的零件需要加大关注，对各项标准参数进行控制，为了能够进一步推进后续行业的持续健康发展，需要着重考虑到设备、环境、温度等与金属材料的差异化特点，保证参数精确度符合预期的生产要求，从而有效解决加工伴有的质量问题。
2铝合金薄壁零件的加工工艺随着科技发展，中国的零部件加工技术越来越成熟，对于薄壁零部件的加工能力也在不断提升，铝合金薄壁零件是其中比较有代表性的零部件之一。
铝合金材质决定了该零部件具有比重指数小、比强度指数大的特点，而薄壁结构则导致该零部件的刚性不佳、容易变形，这给铝合金薄壁零件加工带来了一定挑战。
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ｌ 引 言
管 结 构 具 有 刚度 高 、 强度 高、 节省 材 料 和 外 形 美观 等 特 点 ， 其 中， 以金 属 薄 壁 管 为 主 的 中 空截 面 型材 Ｊ 泛 应 用在 航 空 航 天 、 车辆 、 油 化 及 交 通 运 输 等 领域 ， 这些 薄擘 管 型材 不 仅 能达 到 使 用 要求 而 且 能 使 产 品轻 量 化 。 管 材 的 弯 曲按 照 成 形方 法
ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ． Ｔｈ ｅ ｅ ｐ ｅ ｘ ｉｍ ｅ ｒ ｎｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｌｔ ｕ ｓ ｓ ｈｏ ｗｅ ｄ ｔ ｈａ ｔ ｔ ｈｅ ｄ ｅ ｇ ｒ ｅ ｅ ｏｆ ｗｒ ｉ ｎｋ ｌ ｉ ｎｇ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｔ ｈ ｉ ｎ －ｗａ ｌ ｌ ｅ ｄ ｐ ｉ ｐｅ ｂｅ ｃ ｏｍｅ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｂｙ ａ ｐｐ ｌ ｙ ｉ ｎｇ ａ ｒ ｏ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｌ ｓ ｐｅ ｅ ｄ ａ ｌ ｏ ｎｅ ａ ｎ ｄ ｉ ｍｐｏ ｓ ｉ ｎｇ ｒ ｏ ａｔ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｎ ｄ ａ ｂ ｏｏ ｓ ｔ ｓ ｐｅ ｅ ｄ ａ ｔ ｈｅ ｔ ｓ ａ ｉ ｎｅ ｔ ｉ ｍｅ ｃ ａ ｌ ｌ ｈ ｅ ｌ ｐ ｔ ｈ ｅ ｗｒ ｉ ｎ ｋ ｌ ｎｇ ｉ ｔ ｒ ｅ ｎｄ ｓ ｌ ｏ ｗｉ ｎ ｇ ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈｅ ｗｒ ｉ ｎ ｋｌ ｎｇ ｉ ｆ ａｃ －
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要 意义。
关键词： 大口径 薄壁矩形管； 弯曲成形； 失稳起 皱； 变形速度 中图分类号： Ｔ Ｇ ３ ８ ６ ． ４ ３ 文献标识码： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ １ — ２ １ ６ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ — ０ ０ ２ ３ — ０ ４
Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ ｅ ｆｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｂ ｅ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｆ ｏ ｒ ｍｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｎ
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｚ ｈ ｅ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｈ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ， Ｚ ｈ ｅ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ３ １ ０ ０ １ ４ ． Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
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加热与否可分为冷弯法和热弯法 ； 按照管 内有无填 充物 弯 曲可 分为有 芯 弯 曲和 无 芯弯 曲。 在 管材弯 曲成 形中局部的失稳起皱是经常发 生的 ， 特 别 是 在 火 口径 异 形截 面 的管 材 弯 曲 中 ， 要
模 具 工业 ２ ０ １ ３ 年第 ３ ９ 卷第 ９ 期
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工 艺 参 数 对 大 口 径 薄 壁 矩 形 管 一 术一 弯 曲 成 形 的 影 响
刘 红，郭 超 ，蒋兰芳，曹 翔 ，贾平平 ，陈先立，胡昌国，沈开勇 （ 浙江工业大学 机械５ － 程学院，浙江 杭 州 ３ １ ０ ０ １ ４ ）
ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｄ ｉ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｔ ｈ ｉ Ｉ ｌ — ｗａ ｌ ｌ ｅ ｄ ｒ ｅ ｃ ｔ ａ ｎ ｇ ｕ ｌ ａ ｒ ｐ ｉ ｐ ｅ
ＬＩ Ｕ Ｈｏ ｎｇ ，ＧＵ０ Ｃｈ ａ ｏ，Ｊ Ｉ ＡＮＧ Ｌ ａ ｎ ｆ ａ ｎ ｇ，ＣＡＯ Ｘｉ ａ ｎｇ ，ｔ 『 Ｉ Ａ ｐ ｉ ｎｇ ・ ｐ ｉ ｎ ｇ，ＣＨＥＮ Ⅺ ａ ｎ — ｌ ｉ ， ＨＵ Ｃｈ ａｎ ｇ — ｇ ｕｏ ．ＳＨＥＮ Ｋａ ｉ — ｙｏ ｎ ｇ
摘要： 基 于动态显示分析有限元平 台Ａ ｂ ａ ｑ ｕ ｓ ／ ｅ ｘ ｐ ｌ ｉ ｃ ｉ ｔ ， 建立 了大口径薄壁矩形管弯曲成形的三维有限元 模型， 模拟分析 了变形速度 对矩形管 弯曲成形失稳起 皱的影响规律 ， 试验 结果表 明： 在单独施加旋转速 度时薄壁矩形管 的失稳起 皱程度较 大， 同步施加旋转速度和助推速度时管件的失稳起 皱趋形截面管材弯曲成形 中工艺参数 的选择和优化具有重
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Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ ：ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｄ ｉ ｍ ｅ ａ ｔ ｅ ｒ ｔ ｈ ｉ ｎ－ ｗａ ｌ ｌ ｅ ｄ ｒ ｅ ｃ ｔ ｎｇ ａ ｌａ ｕ ｒ ｔ ｕｂ ｅ ；ｂｅ ｎｄ ｉ ｎｇ ｆ ｏ ｍ ｉ ｒ ｎｇ ；ｗｒ ｉ ｎｋ ｌ ｉ ｎ ｇ ；ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ －