304不銹鋼管冷拔加工成形模擬技術(shù)

304不銹鋼管冷拔加工成形模擬技術(shù)

304不銹鋼管成形的生產(chǎn)方法具有節省材料和節省能耗和提高產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，但在成形過(guò)程中不銹鋼鋼管管坯金屬的變形行為非常復雜，理論分析比較困難。目前，對不銹鋼管管件成形過(guò)程的分析方法主要分為以下三種：

一、是采用理論分析與實(shí)驗研究相結合的方法，通過(guò)大量的實(shí)驗研究總結出不銹鋼管成形參數化的速度場(chǎng)，然后用能量法及主應力進(jìn)行求解，前蘇聯(lián)學(xué)者采用此法。

二、是采用近似理論分析方法，主要是假設變形是軸對稱(chēng)或是平面狀態(tài)，采用主應力或上限法進(jìn)行求解，對解析解再乘以系數進(jìn)行修正。這種方法實(shí)質(zhì)上只能近似求解出遠離過(guò)渡區域的主管、支管以及對稱(chēng)面上金屬的變形，日本及中國學(xué)者常采用此法。

三、是數值模擬仿真計算，主要采用有限元法，美國及韓國學(xué)者常采用此法。這三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，適合不同的場(chǎng)合。一般地，在工藝設計、定性討論成形規律及計算成形力的時(shí)候采用前兩種方法，而要深入地定量研究成形規律、揭示應力應變的分布以及優(yōu)化工藝和模具結構時(shí)，就需要進(jìn)行有限元模擬。有限元法是數值分析方法中應用最為廣泛并且最具有生命力的一種方法。近20年來(lái)，人們在有限元的理論、單元類(lèi)型、材料本構關(guān)系、接觸模型以及算法上進(jìn)行了大量的研究，使它在金屬成形分析中的應用范圍不斷擴大，從20世紀70年代到80年代中后期主要還是只能解決平面問(wèn)題和軸對稱(chēng)問(wèn)題，到了90年代已經(jīng)能夠解決較為復雜的三維問(wèn)題，目前正在不斷提高計算效率和精度，開(kāi)始向實(shí)用化方向發(fā)展。有限元法的基本原理是將欲求解未知場(chǎng)變量的不銹鋼管連續介質(zhì)劃分有限個(gè)單元，單元用節點(diǎn)連接，每個(gè)單元內的場(chǎng)變量通過(guò)插值函數有節點(diǎn)值確定，單元之間的作用力由節點(diǎn)傳遞，根據虛功原理或者能量泛函的變分原理盡量單元的運動(dòng)方程或剛度方程，然后對各單元進(jìn)行集成而形成問(wèn)題的整體運動(dòng)方程或整體剛度程，最后進(jìn)行數值求解得到基本知量(一般是位移)的節點(diǎn)值，進(jìn)而求得其他場(chǎng)變量的值。

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