考虑拉压不对称的薄壁管数控热弯有限元建模关键技术

摘要

数控弯管工艺由于能够满足弯管件对高精度、高效率和数字化的加工要求,在航空航天等高科技领域占据了重要地位。管数控弯曲成形是一个涉及材料、几何和边界条件非线性的复杂物理过程,成形过程中外侧区域处于拉伸应力状态,内侧区域处于压缩应力状态,内外侧拉压不均匀变形直接影响管的成形精度。结合理论分析和实验研究的有限元数值模拟方法,可以再现管弯曲成形过程中的金属流动,并且可以预测成形过程中缺陷的产生和演化,是解决这类复杂问题的有效途径。因此建立考虑内外侧拉压变形差异的纯钛管加热弯曲成形有限元模型是分析管加热弯曲成形变形特征、深入研究应力状态对管变形行为的影响,实现管加热弯曲成形质量精确预测和控制的关键问题。本文以有限元软件ABAQUS为仿真平台,根据管弯曲成形的特点,在薄壁管加热弯曲模型的基础上,赋予弯管内外区不同的应力状态,建立了考虑内外侧拉压变形差异的加热弯曲有限元模型,并对建模过程中几何结构划分、材料模型确定、网格划分等关键技术进行了详细的研究。