不銹鋼管冷拔加工成形數只模擬技術

   不銹鋼管成形的生產方法具有節材節能和提高產品質量等優點，但在成形過程中管坯金屬的變形行為非常復雜，理論分析比較困難。目前，對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驗研究相結合的方法，通過大量的實驗研究總結出不銹鋼管成形參數化的速度場，然后用能量法及主應力進行求解，前蘇聯學者采用此法。二是采用近似理論分析方法，主要是假設變形是軸對稱或是平面狀態，采用主應力或上限法進行求解，對解析解再乘以系數進行修正。這種方法實質上只能近似求解出遠離過渡區域的主管、支管以及對稱面上金屬的變形，日本及中國學者常采用此法。三是數值模擬仿真計算，主要采用有限元法，美國及韓國學者常采用此法。這三種方法各有優缺點，適合不同的場合。一般地，在工藝設計、定性討論成形規律及計算成形力的時候采用前兩種方法，而要深入地定量研究成形規律、揭示應力應變的分布以及優化工藝和模具結構時，就需要進行有限元模擬。有限元法是數值分析方法中應用最為廣泛并且最具有生命力的一種方法。近20年來，人們在有限元的理論、單元類型、材料本構關系、接觸模型以及算法上進行了大量的研究，使它在金屬成形分析中的應用范圍不斷擴大，從20世紀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稱問題，到了90年代已經能夠解決較為復雜的三維問題，目前正在不斷提高計算效率和精度，開始向實用化方向發展。

   有限元法的基本原理是將欲求解未知場變量的不銹鋼管連續介質劃分有限個單元，單元用節點連接，每個單元內的場變量通過插值函數有節點值確定，單元之間的作用力由節點傳遞，根據虛功原理或者能量泛函的變分原理盡量單元的運動方程或剛度方程，然后對各單元進行集成而形成問題的整體運動方程或整體剛度程，最后進行數值求解得到基本知量（一般是位移）的節點值，進而求得其他場變量的值。www.zjhstg.com