论文部分内容阅读
管材弯曲成形是管材塑性加工的重要组成部分，0Cr21Ni6Mn9N不锈钢弯管件由于其高强度、抗高压、耐腐蚀的优点，应用范围越来越广。管材数控弯曲成形是一个多重非线性的物理过程，容易发生外侧壁厚减薄和截面畸变，壁厚减薄会降低弯管承受内部载荷的能力，截面畸变会造成输送流体的压力损失和流量脉动。因此，开展0Cr21Ni6Mn9N不锈钢管数控弯曲壁厚减薄和截面畸变研究对于提高弯管成形质量具有重要的理论意义和运用价值。本文研究的主要内容和结果如下：基于ABAQUS/Explicit平台，建立了φ6.35mm×0.41mm×19.05mm(管材外径×壁厚×弯曲半径)的0Cr21Ni6Mn9N不锈钢管的数控弯曲有限元模型，对建模的关键技术进行了处理，并验证了其可靠性。利用所建模型研究了管材弯曲成形过程中应力应变的分布及材料参数、几何参数和工艺参数对壁厚减薄及截面畸变的影响规律，研究结果表明：(1)随着管材弯曲过程的进行，塑性变形区的大小及其相对位置基本保持不变，且外侧受到的拉伸作用强于内侧受到的压缩作用；(2)有芯弯曲的应力中性层和应变中性层的内移量小于无芯弯曲的，且管材外侧切向拉应力和拉应变大于无芯弯曲的，内侧切向压应力和压应变小于无芯弯曲的；(3)根据对管材节点的追踪，切向应力在弯曲切点处达到最大，而切向应变在绕过弯曲切点15°时达到最大。(4)芯棒的使用情况对管材壁厚减薄影响大小的顺序依次为圆柱球头芯棒、圆柱芯棒和无芯棒，而对截面畸变影响的顺序正好相反；(5)壁厚减薄随着弹性模量E、泊松比、芯棒伸出量e、弯曲模与管材间隙Cb、压块与管材间隙Cp和芯棒与管材摩擦系数fm的增加或厚向异性系数r、硬化指数n、强度系数K、相对弯曲半径R/D、芯棒与管材间隙Cm和防皱块与管材间隙Cw的减小而增大；屈服强度s、弯曲角度α、弯曲速度ω、助推速度Vp、弯曲模与管材摩擦系数fb、压块与管材摩擦系数fp和防皱块与管材摩擦系数fw的对壁厚减薄的影响不明显；(6)截面畸变程度随着r、K、 s、α、Cb和fm的减小或E、n、R/D、e和Cp的增加而减小，随着ω和Cw的增加先减小后不变，随着Cm的增加先减小后增大；、Vp、fb、fp和fw对截面畸变的影响不大。