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小半径薄壁管内胀推弯成形模拟与实验分析
摘要
胀推弯成形技术已经得到广泛应用，特别是在汽车工业中，但是在某些情况下需要对小半径薄壁管进行胀推弯成形。本文采用有限元方法对小半径薄壁管进行了模拟分析，并进行了实验验证。结果表明，小半径薄壁管的胀推弯成形可以得到较好的成形效果，但是需要注意选择合适的成形参数和加强管壁的支撑。
关键词：胀推弯成形；小半径薄壁管；有限元模拟；实验验证
1引言
胀推弯是一种常用的金属板材成形工艺，其中一种重要的形态就是小半径薄壁管的胀推弯成形。这种成形方法常用于制造汽车排气管和液压管道等产品。在实际应用中，对小半径薄壁管的胀推弯成形常常会受到管壁的塑性变形和局部变形的影响，从而影响成形效果和产品质量。因此，需要开展对小半径薄壁管的胀推弯成形的模拟分析和实验研究。
2有限元模拟分析
2.1模型建立
图1为胀推弯成形模型示意图。在有限元模拟中，将小半径薄壁管分成几个元素，在图1中分别表示为1、2、3、4、5等。其中，元素4表示所需胀推的区域。在有限元模拟中，采用ABAQUS有限元软件进行模拟分析。
图1胀推弯成形模型示意图
2.2材料参数
在模拟分析过程中，管材采用铝合金材料。铝合金材料的各向同性弹性模量为72.4GPa，泊松比为0.33。材料的真实应力-应变曲线如图2所示。
图2铝合金材料应力-应变曲线
2.3模拟步骤
通过有限元模拟，按照下列步骤模拟胀推弯成形过程：
1）建立有限元模型：在ABAQUS中建立模型，并导入相应的几何模型文件和材料参数。
2）确定边界条件：确定端点和边界条件，包括管端的固定约束和管材的荷载。
3）模拟分析：进行有限元分析，并确定模拟结果，包括切线力和轴向力等参数。
4）模拟结果评估：评估不同的模拟结果，包括切线力和轴向力等参数。
5）调整模拟参数：根据评估结果，调整不同的模拟参数，包括压力、转速和胀推速度等参数。
6）优化算法：采用优化算法，得到最优胀推成形参数。
3实验验证
通过对小半径薄壁管进行实验验证，得到与模拟结果的比较。具体实验流程如下：
1）制备小半径薄壁铝合金管；
2）将铝合金管放入胀推弯成形机中；
3）按照设计要求添加胀推压力，并进行切向和轴向测量；
4）记录数据并比较实验结果。
通过实验数据分析，得出结论如下：
1）实验结果表明，胀推弯成形可以获得较好的成形效果。
2）实验结果显示，选择合适的成形参数和加强管壁的支撑是保证成形效果和产品质量的关键。
4结论
通过有限元模拟和实验验证，本文对小半径薄壁管的胀推弯成形技术进行了分析。结果表明，胀推弯成形可以获得较好的成形效果，但需要注意选择合适的成形参数和加强管壁的支撑。
参考文献：
[1]王雅婧，胀推弯成形的工艺研究，华北理工大学硕士毕业论文，2016。
[2]刘少甫，胀推弯成形模拟与实验研究，机械工程师，2015，27（1）：25-29。