管类型材拉弯成形缺陷控制的研究

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拉弯成形工艺由于回弹量较小,广泛应用于汽车、航天领域。拉弯成形工艺在我国基础行业起着重要作用。但是精确预测拉弯回弹量和截面畸变程度已成为学术研究和实际生产中的重要难题,目前随着国家“十四五”国家重点研发计划项目的推进,航天、汽车等高科技领域蓬勃发展,进一步对管类型材拉弯成形的产品提出了更高的要求,只有更深入地研究管类型材的拉弯回弹理论才能迎接新的挑战。本文以经典随动强化材料模型为本构关系,以矩形管型材为研究对象,基于平截面假设、单向应力假设,建立了内芯添加聚氨酯弹性材料的矩形管拉弯成形理论解析模型。建立了“矩形管内层无反向塑性压缩变形”和“矩形管内层塑性压缩变形”两种变形类型的力学模型,基于应变叠加原理和内力载荷平衡关系推导出两种变形类型应变中性层曲率半径和总弯矩的表达式,并求得两种变形类型相应的判定条件。联立平面拉弯弹复方程可以获得矩形管回弹后几何中心层的曲率半径。建立了矩形管型材的拉弯解析方法。利用Abaqus有限元模拟软件建立内部填充聚氨酯的矩形管的拉弯有限元模型,分析了不同拉力、不同弯曲半径时矩形管的拉弯回弹后回弹量、截面畸变以及壁厚减薄率的影响规律。规律表明弯曲半径相同时,增大拉力矩形管回弹率减小但是矩形管截面畸变程度和壁厚减薄率增大。相同拉力下减小弯曲半径,矩形管的拉弯回弹率减小,矩形管截面畸变程度和壁厚减薄率增大。弯曲半径过小时,矩形管壁厚减薄率过大影响矩形管的拉弯成形质量。以6005A(T5)矩形管型材为对象在转臂式拉弯实验机上进行实验,验证了实验条件的改变对矩形管的拉弯回弹率、截面畸变程度和壁厚减薄率的影响规律与有限元模拟一致;对比实验和理论解析结果,给出了回弹解析预测的精度。证明了矩形管型材拉弯成形理论解析具有一定的应用前景。
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