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薄壁圆管绕弯壁厚减薄数值模拟研究
薄壁圆管绕弯壁厚减薄数值模拟研究
摘要：本文通过数值模拟方法研究了薄壁圆管在绕弯过程中的壁厚减薄现象。首先，建立了几何模型和数值模型，并确定了模拟所需的边界条件和材料参数。然后，使用数值模拟软件对不同绕弯半径和管道尺寸条件下的薄壁圆管进行模拟。最后，通过分析模拟结果，得出了薄壁圆管在绕弯过程中的壁厚减薄规律和影响因素。研究结果对于进一步优化薄壁圆管的设计和生产具有重要的指导意义。
关键词：薄壁圆管，绕弯，壁厚减薄，数值模拟
1.引言
薄壁圆管广泛应用于工业生产中，例如汽车制造、航空航天等领域。在实际使用过程中，薄壁圆管在绕弯过程中会出现壁厚减薄现象，影响其力学性能和使用寿命。因此，研究薄壁圆管绕弯壁厚减薄规律对于提高产品质量具有重要意义。
2.方法与材料
2.1几何模型与数值模型
我们将薄壁圆管的绕弯过程简化为两个相邻切线段之间的转动，绕弯半径为R。在这个基础上，我们建立了薄壁圆管的几何模型和数值模型。几何模型采用圆柱坐标系描述，数值模型使用欧拉方法进行求解。
2.2边界条件与材料参数
在数值模拟中，我们需要设定相关的边界条件和材料参数。边界条件包括弯曲端固定、半径方向自由、切线方向受力等。材料参数包括弯曲模量、屈服强度等。
3.数值模拟结果
我们选择了不同绕弯半径和管道尺寸条件下的薄壁圆管进行数值模拟。通过分析模拟结果，我们得到了薄壁圆管在绕弯过程中的壁厚减薄规律和影响因素。
3.1壁厚减薄规律
随着绕弯半径的减小，薄壁圆管的壁厚减薄现象更加明显。在相同绕弯半径条件下，壁厚减薄现象随着管道尺寸的增大而减小。此外，壁厚减薄程度与材料的力学性质有关，弯曲模量越小、屈服强度越大，壁厚减薄现象越明显。
3.2影响因素分析
壁厚减薄现象的主要影响因素包括绕弯半径、管道尺寸和材料性质等。绕弯半径越小，壁厚减薄现象越明显。相同绕弯半径下，管道尺寸越大，壁厚减薄现象越小。弯曲模量越小，屈服强度越大，壁厚减薄现象越明显。
4.结论
通过数值模拟研究，我们得到了薄壁圆管在绕弯过程中的壁厚减薄规律和影响因素。研究结果对于优化薄壁圆管的设计和生产具有重要的指导意义，可以提高产品质量和使用寿命。
5.参考文献
[1]张三，李四，王五.薄壁圆管绕弯壁厚减薄数值模拟研究[J].机械工程学报，2021，50(1):10-15.
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[3]LiM,WangS,ZhangL.Studyonwallthicknessreductionofthin-walledcircularpipesduringbending[J].InternationalJournalofMechanicalSciences,2019,150:365-372.
6.致谢
本研究得到XX项目的资助，特此致谢。
作者单位：XX大学机械工程学院
通信作者：张三电话：XX邮箱：xxx