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薄壁铜管绕弯截面畸变的数值模拟及实验研究
摘要：
薄壁铜管的制造和加工在工业生产中有广泛应用。本文旨在研究薄壁铜管绕弯截面畸变的数值模拟及实验研究。通过有限元数值模拟，研究不同绕弯半径对薄壁铜管截面畸变的影响，并进一步进行实验验证。实验结果表明，随着绕弯半径的减小，薄壁铜管截面畸变越严重。
关键词：薄壁铜管，绕弯，截面畸变，数值模拟，实验研究
Abstract:
Thin-wallcoppertubemanufacturingandprocessinghaswideapplicationsinindustrialproduction.Theaimofthispaperistostudythenumericalsimulationandexperimentalresearchofsectiondistortionofthin-wallcoppertubeduringbending.Finiteelementnumericalsimulationwascarriedouttostudytheinfluenceofdifferentbendingradiionthesectiondistortionofthin-wallcoppertube,andfurtherexperimentalverificationwascarriedout.Theexperimentalresultsshowthatasthebendingradiusdecreases,thesectiondistortionofthin-wallcoppertubebecomesmoresevere.
Keywords:Thin-wallcoppertube,bending,sectiondistortion,numericalsimulation,experimentalresearch.
一、前言
薄壁铜管的应用非常广泛，在制造和加工中遇到的问题研究具有重要意义。特别是在绕弯加工过程中，薄壁铜管的截面畸变问题常常会给产品的质量和使用带来很大的问题。因此，对于这种截面畸变有研究和解决方法能够提高工业生产的效率和质量。
本文旨在通过有限元数值模拟和实验研究的方法，研究薄壁铜管绕弯截面畸变问题，并探讨其环境和工艺参数对薄壁铜管截面畸变的影响，为薄壁铜管的制造和加工提供理论和实践依据。
二、薄壁铜管绕弯截面畸变的描述
在实际的工业加工中，常常需要对薄壁铜管进行弯曲加工。在弯曲过程中，薄壁铜管的截面形状会产生畸变，这种畸变形状的不均匀分布会对产品的性能和使用带来非常大的影响。
图1所示为薄壁铜管绕弯过程中截面形状变化的示意图。可以看到，在绕弯半径不同的情况下，薄壁铜管的截面形状发生了明显的变化。当绕弯半径越小时，薄壁铜管的截面变化越显著。
（图1）
三、数值模拟
为了更好地研究薄壁铜管绕弯截面畸变问题，我们采用有限元数值模拟方法，通过计算不同绕弯半径下的应力和应变分布来分析薄壁铜管截面畸变的情况。
在数值模拟中，我们选取了三种不同绕弯半径的情况进行分析。分别是小于管径的1/2、等于管径、和大于管径的2倍的情况。模拟中，我们采用ABAQUS软件对绕弯过程进行建模，选择平面应变状态下的三维模型，采用等价应力分析方法，进行力学仿真计算。
图2展示了不同绕弯半径条件下薄壁铜管截面形变的结果。可以看到，随着绕弯半径的减小，薄壁铜管的截面变形逐渐变得更加明显。当绕弯半径小于管径的1/2时，横向挤压效应就变得明显，引起了薄壁铜管截面沿径向的挤压。这种情况会导致管壁的厚度分布不均匀，从而影响了薄壁铜管的性能和使用寿命。
（图2）
四、实验研究
为了验证数值模拟的结果，我们进行了实验研究。在实验中，我们选取了同样的三种不同绕弯半径的条件进行研究，用数码测高仪测量了绕弯后薄壁铜管的截面变形和管壁厚度分布情况。
图3展示了不同绕弯半径条件下薄壁铜管截面变形的实验结果。与数值模拟的结果相同，随着绕弯半径的逐渐减小，薄壁铜管的截面变形越来越明显。当绕弯半径小于管径的1/2时，薄壁铜管截面形变最为显著，与数值模拟的分析结果一致。
（图3）
五、结论
通过数值模拟和实验研究，我们得出以下结论：
1、薄壁铜管在绕弯加工过程中容易产生截面畸变问题，这种截面畸变会对产品的性能和使用带来很大的影响。
2、当绕弯半径小于管径的1/2时，薄壁铜管的截面变形最为严重。
3、数值模拟和实验研究的结果基本一致，可以相互印证，验证了数值模拟的可靠性。
综上所述，我们建议在薄壁铜管绕弯加工中要注意绕弯半径的选取，避免绕弯半径过小，造成薄壁铜管截面畸变的问题。在实际的工业生产中，可以通过优化加工工艺和环境参数等方法来解决这个问题，提高产品的质量和使用寿命。