管内液压对铝合金管身在拉扭弯曲下的影响

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Int J Adv Manuf Technol
DOI 10.1007/s00170-012-3992-8

 管内液压对铝合金管身在拉扭弯曲下的影响
Lucian Lăzărescu
Received: 4 July 2011 / Accepted: 7 February 2012
# Springer-Verlag London Limited 2012

 [摘要]：在此次的研究中，通过内部液压对铝合金管的扭拉弯曲的研究主要存在于有限元仿真模拟和实验。研究内部液压对于截面的椭圆壁变薄和变厚的影响。结果表明内部液压对于铝合金弯管截面有明显的影响。随着内部压强的增加，椭圆截面壁增厚的区域逐渐减少，变薄的区域逐渐增多。内部压力对于变薄的壁的影响明显超过它对变厚的壁的影响。
 [关键字]：弯管 内部压强 椭圆截面 壁变薄 有限元仿真
介绍
    弯曲是应用于金属管加工最重要的方法之一，通过弯曲加工后的管状产品广泛应用于汽车、航空、机械、房地产、设备的生产以及化工行业。随着高压成型的逐步发展，弯管拥有重大意义。在很多情况下，弯管经常被用作液压成型的半成品零件，在这个时候，预弯操作可能直接影响液压成型操作的成功与否[1, 2]。
    由于内应力的存在，从而使得例如在截面椭圆处拱背壁变薄，供腹壁变厚甚至拱腹处出现皱褶的现象出现。在弯曲过程中，起皱可避免，但横截面椭圆度和壁厚减薄是不可避免的[3, 4]。
 管在使用期间，抵挡内部压力的强度甚至更好，因为它的横截面接近圆形。但另一方面拱背处变薄的管壁引起管强度的减弱。这些壁变薄的部位由于管的拱背内表面在使用过程中容易受到通过管道流体流动的摩擦作用而磨损从而容易产生意外。鉴于这些问题，作为评估弯管质量的首要标准，截面椭圆度和薄壁部位应同时考虑。这些结论同时也被其他作者的结论证实，例如Veerappan 和 Shanmugam[5]他们俩研究在管的使用过程中椭圆和薄壁处在内部流体压力达到容许压力下受到影响的比值。
已尽最大努力研究了各种参数对管弯曲过程中横截面变形和管壁变薄的变化。对LEE等人[6]利用有限元模拟对扭转拉伸弯曲管的椭圆截面和弯曲半径的影响以及管在变形时椭圆长短半径比的参数研究再进行分析。他们发现在椭圆而不是圆形管的弯曲比带有芯棒的圆形管在弯曲的外面的壁变薄有所减少。Li和其他人[7]利用薄壁管通过有限元模拟数控弯曲过程研究起皱、变薄以及截面扭歪之间的相互影响。Li等人[8]的主要研究了在辅助力的作用下管的扭转拉伸和弯曲。他们发现辅助力在拱背处比在拱腹处有更明显的效果，因为更多的材料被压入弯曲部位导致了椭圆度和壁变薄的减少。Tang等人[9]用有限元分析压力和增加速率对薄壁管和椭圆截面的影响。

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