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    异形钢管的塑形是怎样的

    2019-09-19   来源:   点击数:0次 选择视力保护色: 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色)   合适字体大小:
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     中国钢管信息港小编获悉:金属异型钢管管材能够满足产品轻量化、强韧化和低消耗等要求,在航空航天、船舶、化工等高技术领域得到了广泛应用。随着对产品成形精度要求的不断提高,异型钢管零件的空间形状越来越复杂,加工难度也越来越大。管材塑性弯曲成形是一个集材料非线性、几何非线性和边界条件非线性于一体的复杂过程,弯曲成形后容易产生回弹、外侧壁厚变薄甚至开裂、内侧壁厚增大乃至失稳起皱、横截面畸变等质量缺陷。因此,利用科学的方法减少弯管成形缺陷对于提高弯管一次性成形率和装配精度具有重要的理论意义和实用价值。
      
      1.管材本构关系研究
      
      目前针对管材本构关系和本构参数预测的研究较少,将管材本构模型直接应用于弯曲成形理论分析的更少,理论分析中多以棒材或板材的力学参数进行代替,而实际上金属的几何结构对其本构关系和力学性能的变化有着最直接的影响,管材中空结构的特点必然引起材料力学性能的变化,造成理论分析的误差。
      
      2.异型钢管塑性弯曲缺陷产生机理研究
      
      管材塑性弯曲缺陷产生机理的研究大多以实验分析和经验建模为主,对有关成形质量之间的相互联系以及形成机理的研究还不够深入和全面。管材塑性弯曲成形的影响因素复杂,很难建立统一的理论表达式,因此大多数研究工作主要建立在大量假设的基础上,虽可定性表征弯管的成形规律,但在定量上却很难保证理论分析结果的准确性,难以为弯管加工提供直接、有效的指导。
      
      3.管材塑性弯曲成形质量预测技术
      
      弯管成形质量预测主要以数值模拟手段为主,有限元模型建立的准确性直接决定了成形质量预测的准确性以及可靠性,目前应用较多的商用弯管模拟软件虽在一定程度上解决了工程上的燃眉之急,但由于部分关键工艺参数的选择缺少交互操作,给分析这些工艺参数对弯管成形质量的影响规律以及工艺参数优化等带来了困难,迫切需要建立一个包括关键工艺参数在内的管材塑性弯曲有限元模型。
      
      4.异型钢管塑性弯曲工艺参数优化技术
      
      在异型钢管弯曲的实际加工过程中,主要凭借经验或参考手册选取较为合适的工艺参数,为了避免和尽可能地减少出现异常,一般都选取比较保守的数值,因此加工的弯管零件往往达不到质量指标的最优值。就我国数控技术的发展现状而言,工艺参数的选择是困扰弯管数控加工的一个重要问题。工艺参数之间存在交互作用,而已有工艺参数优化方面的研究主要基于大量的实验寻找可行的工艺参数组合,对实际应用的指导意义不大。关于多目标、多约束优化的算法研究比较薄弱,需要针对生产实际提出一整套优化策略,以满足生产需求。
      
      中国钢管信息港小编获悉:本文重点介绍了管材力学性能参数确定、弯管成形质量理论计算模型构建、管材弯曲有限元模型建立、弯管成形质量的影响因素及影响规律分析以及工艺参数优化技术等。主要研究内容如下:
      
      (1)通过管段拉伸试验分析管材力学性能变化规律,提出了基于神经网络的管材力学性能参数确定方法,为提高成形质量预测精度奠定了基础;应用塑性成形原理建立管材沿切向和周向的力学平衡微分方程,分析了管材弯曲过程中的应力-应变状态;提出应变中性层和应力中性层位置的计算方法,在此基础上,求得管材塑性弯曲力矩。
      
      (2)分析了管材塑性弯曲成形后的回弹、横截面畸变和壁厚变化产生机理,提出并构建了基于管材本构关系的回弹预测模型,从力学性能的角度解释了回弹的产生机理;建立了考虑横截面畸变的三向应变公式,根据管材弯曲变形特点.推导出弯管横截面内、外径短轴变化率的理论计算公式;在考虑横截面畸变交互影响的前提下,推导出壁厚变化计算公式,分析了管材弯曲成形极限。
      
      (3)基于数值模拟技术实现异型钢管塑性弯曲成形过程有限元建模,建立包括材料参数、几何参数和工艺参数在内的全参数化有限元模型,分析弯管成形过程中的应力一应变分布状态,验证理论分析的正确性;通过1.S-PREPOST二次开发实现弯管成形质量数据的自动提取,并利用反算法和坐标变换实现多弯段管材的空间形态预测。
      
      (4)在管材塑性弯曲成形有限元模型构建的基础上,针对各参数对弯管成形质量的影响规律进行分析研究。分祈认为,芯轴间隙、芯轴伸出量、压模压力和助推力是影响弯管成形质量最显著的工艺参数;根据管材弯曲力矩建立管材力学性能参数、几何参数以及弯曲半径等与压模压力的函数关系,解决了压模压力初值和助推力取值范围难以确定的问题,以四个显著性工艺参数为优化对象,以壁厚减薄率、横截面畸变率和起皱值最小为优化目标,实现基于试验、神经网络与粒子群优化算法的管材弯曲工艺参数优化策略。
      
      (5)基于以上研究成果,以管材弯曲工艺数据库为支撑,开发了管材弯曲成形质量预测系统,实现了该系统与其他各分系统的集成运行和资源共享,最后结合应用实例对研究成果进行了验证。 以上是异型钢管的塑性能力。中国钢管信息港小编获悉
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