管材制造的弯曲零件具有重量轻、高刚度、结构稳定等一系列优良特性,在各种工业生产中被广泛应用。在管材弯曲过程中,弯管出现的外壁减薄甚至断裂、内壁增厚起皱、截面畸变以及卸载后回弹等缺陷一直是管材塑性成型工程界须解决的技术难题。由于不锈钢材料具有较好的耐腐蚀性、抗冲击性以及外观美观并且小弯曲半径的管材占用空间小而得到人们的青睐,因此对于小弯曲半径管材的弯曲成型研究甚至是不锈钢管材的研究都具有十分重要的意义。本文依据管材弯曲塑性成型的理论,在非线性显示动态分析平台ANSYS/LS-DYNA上研究实现管材的建模技术与分析方法,同时与实验对比验证。本文的主要工作和成果如下:1.根据芯棒结构的作用机理,提出芯棒结构仿真建模策略。以容易弯曲成型的外径为37.4mm、壁厚为1mm的薄壁管材仿真分析为例,给出三种不同芯棒形式的仿真模型,提出了芯棒结构仿真建模策略;并与实验结果进行了对比,探讨了这三种芯棒结构模型的合理性与使用范围。2.提出采用当量法来缩短仿真时间,提高计算效率。管材弯曲仿真由于是高度非线性仿真过程,导致其计算量很大且费时间,针对这一问题本文推导了当量法的基本公式,提出了采用当量法算法来缩短仿真时间,即结合时间坐标变换与质量缩放的当量法进行弯曲成型过程的仿真分析,从而有效地提高仿真计算效率。3.对影响管材成型质量的模具结构以及工艺参数进行了研究。以外径为120mm,壁厚为2mm的薄壁管材仿真分析为例,针对小半径弯曲更容易出现成型缺陷现象,提出采用可变抛物线式芯头模型来建立芯棒结构,实现对管材内壁的更好支撑。同时针对弯曲成型参数如芯头的个数、芯头的直径、芯头的厚度、各模具和管材之间的间隙、摩擦系数、弯曲速度以及回弹补偿方面等对弯曲成型质量的影响进行研究。4.实验验证。根据仿真分析结果,设计并加工弯曲模具,合理设置工艺参数,同时将仿真模型中使用的芯头间连接件--超弹体模型与实际生产中芯头连接件--钢丝绳进行工程翻译,获得符合实际生产要求的钢丝绳参数模型,然后进行弯曲实验。依据仿真结果与实验获得值基本一致的结论,验证了利用有限元仿真进行管材弯曲分析的可靠性以及新型芯棒模型的可行性,这有利于对生产实际提供理论指导。