基于ABAQUS的金属波纹管成形分析及应用研究

摘要

基于ABAQUS软件的非线性分析方法,构建了金属波纹管的成形过程和使用过程的力学模型。根据金属管材内高压成形的特点,分析了在特定的内压加载路径和补料相对位移路径条件下成形各阶段的坯料Mises应力分布,描述了内高压成形中存在的加工硬化、坯料减薄、工件回弹、残余应力等工艺特点,并通过ABAQUS软件的预定义场的设置将成形过程中存在的残余应力场和应变场全部加载到使用工况的分析中。在使用工况分析里重新设置边界条件,分析了在介质外压情况下波纹管从拉伸到压缩整个循环的Mises应力分布。使用ABAQUS/FE-SAFE模块,分析了在给定的位移加载序列情况下波纹管的疲劳寿命。研究结果表明,在金属波纹管成形后不做强化或者热处理的前提下,要将预定义场作为一个先决条件加在工件边界条件的设定之前,从分析结果来看,先期成形阶段的残余应力和变形与后继工况的复合作用的结果影响了工件的使用工况下的应力分布和使用寿命。同时分析显示,在使用工况下,不排除金属波纹管发生二次塑性变形的可能,其结果是提高了该处的流动应力。