304不锈钢管冷拔加工成形模拟技术

304不锈钢管冷拔加工成形模拟技术

304不锈钢管成形的生产方法具有节省材料和节省能耗和提高产品质量等优点，但在成形过程中不锈钢钢管管坯金属的变形行为非常复杂，理论分析比较困难。目前，对不锈钢管管件成形过程的分析方法主要分为以下三种：

一、是采用理论分析与实验研究相结合的方法，通过大量的实验研究总结出不锈钢管成形参数化的速度场，然后用能量法及主应力进行求解，前苏联学者采用此法。

二、是采用近似理论分析方法，主要是假设变形是轴对称或是平面状态，采用主应力或上限法进行求解，对解析解再乘以系数进行修正。这种方法实质上只能近似求解出远离过渡区域的主管、支管以及对称面上金属的变形，日本及中国学者常采用此法。

三、是数值模拟仿真计算，主要采用有限元法，美国及韩国学者常采用此法。这三种方法各有优缺点，适合不同的场合。一般地，在工艺设计、定性讨论成形规律及计算成形力的时候采用前两种方法，而要深入地定量研究成形规律、揭示应力应变的分布以及优化工艺和模具结构时，就需要进行有限元模拟。有限元法是数值分析方法中应用最为广泛并且最具有生命力的一种方法。近20年来，人们在有限元的理论、单元类型、材料本构关系、接触模型以及算法上进行了大量的研究，使它在金属成形分析中的应用范围不断扩大，从20世纪70年代到80年代中后期主要还是只能解决平面问题和轴对称问题，到了90年代已经能够解决较为复杂的三维问题，目前正在不断提高计算效率和精度，开始向实用化方向发展。有限元法的基本原理是将欲求解未知场变量的不锈钢管连续介质划分有限个单元，单元用节点连接，每个单元内的场变量通过插值函数有节点值确定，单元之间的作用力由节点传递，根据虚功原理或者能量泛函的变分原理尽量单元的运动方程或刚度方程，然后对各单元进行集成而形成问题的整体运动方程或整体刚度程，最后进行数值求解得到基本知量(一般是位移)的节点值，进而求得其他场变量的值。

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