304不銹鋼管冷拔加工成形模擬技術(shù)

304不銹鋼管成形的生產(chǎn)方法具有節(jié)省材料和節(jié)省能耗和提高產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點，但在成形過程中不銹鋼鋼管管坯金屬的變形行為非常復雜，理論分析比較困難。目前，對不銹鋼管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(jié)合的方法，通過大量的實驗研究總結(jié)出不銹鋼管成形參數(shù)化的速度場，然后用能量法及主應力進行求解，前蘇聯(lián)學者采用此法。

二、是采用近似理論分析方法，主要是假設(shè)變形是軸對稱或是平面狀態(tài)，采用主應力或上限法進行求解，對解析解再乘以系數(shù)進行修正。這種方法實質(zhì)上只能近似求解出遠離過渡區(qū)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(shù)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(yōu)缺點，適合不同的場合。一般地，在工藝設(shè)計、定性討論成形規(guī)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(guī)律、揭示應力應變的分布以及優(yōu)化工藝和模具結(jié)構(gòu)時，就需要進行有限元模擬。有限元法是數(shù)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(gòu)關(guān)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(jīng)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?qū)嵱没较虬l(fā)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(xù)介質(zhì)劃分有限個單元，單元用節(jié)點連接，每個單元內(nèi)的場變量通過插值函數(shù)有節(jié)點值確定，單元之間的作用力由節(jié)點傳遞，根據(jù)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(shù)值求解得到基本知量(一般是位移)的節(jié)點值，進而求得其他場變量的值。

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