不銹鋼管冷拔加工成形數(shù)只模擬技術(shù)

不銹鋼管成形的生產(chǎn)方法具有節(jié)材節(jié)能和提高產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，但在成形過程中管坯金屬的變形行為非常復(fù)雜，理論分析比較困難。目前，對(duì)管件成形過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(yàn)研究相結(jié)合的方法，通過大量的實(shí)驗(yàn)研究總結(jié)出不銹鋼管成形參數(shù)化的速度場(chǎng)，然后用能量法及主應(yīng)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(shè)變形是軸對(duì)稱或是平面狀態(tài)，采用主應(yīng)力或上限法進(jìn)行求解，對(duì)解析解再乘以系數(shù)進(jìn)行修正。這種方法實(shí)質(zhì)上只能近似求解出遠(yuǎn)離過渡區(qū)域的主管、支管以及對(duì)稱面上金屬的變形，日本及中國學(xué)者常采用此法。三是數(shù)值模擬仿真計(jì)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(shè)計(jì)、定性討論成形規(guī)律及計(jì)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(guī)律、揭示應(yīng)力應(yīng)變的分布以及優(yōu)化工藝和模具結(jié)構(gòu)時(shí)，就需要進(jìn)行有限元模擬。有限元法是數(shù)值分析方法中應(yīng)用最為廣泛并且最具有生命力的一種方法。近20年來，人們?cè)谟邢拊睦碚?、單元類型、材料本?gòu)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(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，從20世紀(jì)70年代到80年代中后期主要還是只能解決平面問題和軸對(duì)稱問題，到了90年代已經(jīng)能夠解決較為復(fù)雜的三維問題，目前正在不斷提高計(jì)算效率和精度，開始向?qū)嵱没较虬l(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(xù)介質(zhì)劃分有限個(gè)單元，單元用節(jié)點(diǎn)連接，每個(gè)單元內(nèi)的場(chǎng)變量通過插值函數(shù)有節(jié)點(diǎn)值確定，單元之間的作用力由節(jié)點(diǎn)傳遞，根據(jù)虛功原理或者能量泛函的變分原理盡量單元的運(yùn)動(dòng)方程或剛度方程，然后對(duì)各單元進(jìn)行集成而形成問題的整體運(yùn)動(dòng)方程或整體剛度程，最后進(jìn)行數(shù)值求解得到基本知量(一般是位移)的節(jié)點(diǎn)值，進(jìn)而求得其他場(chǎng)變量的值。