基于正交试验设计的弯管芯棒形状参数优化

发布时间：2021-06-13 22:19

　　为研究芯棒端部形状参数及伸长量对管件绕弯成形质量的影响,基于ABAQUS软件对船用钢管绕弯过程进行数值模拟并验证其有效性。通过正交试验研究了芯棒端部曲率半径、曲线段长度和伸长量对管件成形指标的影响。结果表明:起皱率随三者的增大而增大;扁平率受曲率半径的影响不明显,随曲线段长度和伸长量的增大而减小;减薄率随曲率半径和伸长量的增大而增大,随曲线段长度的增大而减小。同时,采用差值法进行成形指标的归一化处理,通过综合评分法评价管件成形质量,研究表明:综合评分随曲率半径和伸长量的增大先增大后减小,随曲线段长度的增大先减小后增大。分析得到各因素的最优水平,进而获得优化后的芯棒参数,通过对比参数优化前后弯管数值模拟的成形结果验证了优化的有效性。 

【文章来源】：塑性工程学报. 2020,27(06)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

材料的应力-应变曲线

基于ABAQUS有限元软件，建立了管件绕弯成形有限元模型。由于弯制时管件模具等弯曲成形的要素都关于过管件横截面圆心的水平面对称，故取过管件横截面圆心水平面上半部分的管件模具进行建模分析，并根据对称性施加相应约束。由于模具刚度远大于管件，在分析中，管件采用弹塑性体，模具采用刚体。模型中管件和模具均采用壳单元离散，网格大小与管厚相同，取8 mm，模具与管件之间采用库伦摩擦模型，几何模型如图2所示，管件及模具尺寸见表2。管件弯制的大体过程为:管件与弯曲模置于初始位置，压模接触管件，弯曲模转动进行弯制，管件弯曲90°后卸载压模和夹紧块。管件弯制的模拟过程可分为4个分析步:初始步、接触步、弯曲步和卸载步。为避免单元过大带来的“沙漏问题”和降低单元过小带来的成本上升，在模拟过程中利用质量放大法提高模拟效率，接触步、弯曲步和卸载步模拟时长分别为0.5、10和2 s，质量放大系数分别为50、200和50。芯棒端部示意图如图3所示。

管件弯制的大体过程为:管件与弯曲模置于初始位置，压模接触管件，弯曲模转动进行弯制，管件弯曲90°后卸载压模和夹紧块。管件弯制的模拟过程可分为4个分析步:初始步、接触步、弯曲步和卸载步。为避免单元过大带来的“沙漏问题”和降低单元过小带来的成本上升，在模拟过程中利用质量放大法提高模拟效率，接触步、弯曲步和卸载步模拟时长分别为0.5、10和2 s，质量放大系数分别为50、200和50。芯棒端部示意图如图3所示。1.2 有效性验证

【参考文献】：
期刊论文
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[3]基于Abaqus的弯管成形数值优化插件开发[J]. 温馨,刘俊,肖龙飞,邹双桂,唐文勇.  计算机辅助工程. 2015(06)
[4]基于响应面法及有限元模拟的小半径弯管成形优化[J]. 温馨,刘俊,肖龙飞,邹双桂,唐文勇.  船舶工程. 2015(06)
[5]薄壁圆管绕弯芯棒参数的数值模拟和实验研究[J]. 叶福民,章威,冯露,杜佐飞.  现代制造工程. 2013(10)
[6]薄壁管小弯曲半径数控弯曲壁厚减薄实验研究[J]. 岳永保,杨合,詹梅,寇永乐,李恒.  锻压技术. 2007(05)
[7]薄壁管小弯曲半径数控绕弯成形芯模效用的实验研究[J]. 申世军,杨合,李恒,詹梅.  塑性工程学报. 2007(04)
[8]薄壁管数控弯曲过程中失稳起皱的主要影响因素[J]. 林艳,杨合,李恒,詹梅.  航空学报. 2003(05)



本文编号：3228453