管材弯曲成形过程数值模拟的研究

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1、重庆大学博士学位论文管材弯曲成形过程数值模拟的研究姓名：张华申请学位级别：博士专业：固体力学指导教师：张湘伟19990401张华重庆大学博士论文摘要，摘要／P／／7l近十几年来，国内的许多汽车、摩托车、空调生产厂家引进了用于管材弯曲成／形加工的CNC弯管机，这种弯管机以它在同一台机器上可实现管材的各种复杂弯‘曲加工，以及加工精度商和对管材表面损伤小等特点，在管材的弯曲成形加工方法中占有非常重要的地位。通过对管材弯曲成形过程的数值模拟方法的研究，对管材成型产品的设计和新产品的开发具有重要的意义。本课题获

2、国家教育部博士点基金的资助。■—、一／一管材鸯曲成形过程的力学行为是一个包括几何非线性、材料非线性和接触非线性在内的复杂问题。本文根据管材在弯曲成形过程中的受力情况和边界条件，建立起管材弯曲成形过程的有限元计算模型，采用拖带坐标系下的退化壳单元和动力显式有限元求解格式，管材的材料特性被假定满足Hill各向异性的弹塑性准则，弯管机的弯曲模和压力模被假定为刚性表面，接触力通过罚参数法计算。由于采用了动力有限元显式解法，具有很高的求解效率，能在微机上实现管村弯曲成形过程的数值模拟。本文把自适应有限元方法引入

3、到管材弯曲成形过程的计算中，提出一种通过对单元的细分或聚合来调整管材弯曲成形过程中有限元网格疏密的方法，该方法在只增加很少计算量的基础上，提高管材弯曲成形过程的计算精度。并且给出了基于模具表面曲率和等效塑性应变的有限元网格再分的判据。根据本文建立的模型和使用的方法，对管材的弯曲成形过程进行了计算和分析，通过与实际的管材弯曲成形结果比较表明，本文方法的计算结果与实验结果吻合较好。另外，本文采用目前流行的面向对象程序设计方法，使用DELPHI程序开发工具，开发了适用于模拟管材在CNC弯管机上成形过程的程序

4、系统PBFAS，该系统包括管材在CNC弯管机上成形过程的几何模拟和力学行为的有限元模拟。通过对重庆大学汽车．摩托车工程技术中心研制的实际产品，CBl25摩托车手把管成形过程的数值模拟表明，该程序系统具有一定的实用价值。关键词：有限元，金属成形，弯管机，网格再分张华重庆大学博士论文AbstractIntherecenttenyears，manydomesticmanufacturerofautomobile。motorcycleandairconditionhavepurchasedtheCNCpipe

5、-benderanduseitforpipebendforming．Thismachinetaketheimportantplaceinthepipebendformingbythecharacteristicwhichcanprocessvariouscomplexpipebendforminginsamemachinewithhighprecisionandlittledamageforsurfaceofpipeetc．Throughtheresearchofthesimulationmethod

6、ofpipebendforminginpipe-bender，ithaveimportantpurposefordesignanddevelopmentofnewproductsofpipeforming．TheresearchhasbeenfinanciallysupportedbyDoctorSubjectFoundationofNationalEducationMinistryofChina．Themechanicalbehaviorofpipebendformingprocessistheco

7、mplexproblemwhichincludethenolinerofgeometry，thenolinerofphysicsandthenolinerofcontactproblem．Inthispaperaccordingtotheworkingcaseandboundaryconditionofbendmachine，theFiniteElementmodelofpipebendformingprocessisestablished．Adynamicexplicitfiniteelementm

8、ethodisusedtopipebendformingprocessonpipe-benderinthispaper．ThedegeneratedshellelementandCO-rotationalcoordinatesystemareemployed．ThematerialofpipeisassumedtosatisfyHill’sanisotropicelasto·plasticyieldcondition，Thebenddieandpress