公司名稱：南昌孟龍實(shí)業(yè)有限公司
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結(jié)合對(duì)金屬管材塑性成型的特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)和理解，采用ABAQUS有限元模擬仿真軟件來進(jìn)行彎頭冷推制過程的仿真模擬，結(jié)合ABAQUS有限元模擬仿真軟件的功能特點(diǎn)來建立冷推制彎頭的有限元模型，模型所采用的網(wǎng)格類型、邊界條件、加載路徑等參數(shù)也將根據(jù)以上條件來選取。
1、幾何模型的導(dǎo)入
如圖3-1是工廠提供的實(shí)際生產(chǎn)中Φ273彎頭的管坯尺寸。
在三維建模軟件UG中創(chuàng)建管坯及模具模型，以igs的格式導(dǎo)入ABAQUS中建立模擬仿真模型。基于模型的幾何對(duì)稱性，選擇模型的二分之一來進(jìn)行有限元的模擬仿真分析。
在ABAQUS中模具為離散剛體，因此將模具建立為殼體，圖3-2為冷推彎頭的有限元模型。
2、單元類型的選擇
由于推彎過程會(huì)發(fā)生大的變形，管坯模型結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性，本文采用了C3D4（4節(jié)點(diǎn)線形四面體單元）。對(duì)于推頂裝置、模具和芯棒則選用離散剛體單元R3D4。
3、邊界條件的定義
(1)對(duì)稱面的確定。冷推制彎頭的結(jié)構(gòu)是關(guān)于X-Y面的對(duì)稱結(jié)構(gòu)。為了節(jié)省計(jì)算時(shí)間使計(jì)算過程更加方便簡潔，建立了關(guān)于X-Y面的對(duì)稱仿真模型。
(2)摩擦條件的確定。對(duì)冷推彎頭過程選擇應(yīng)用庫倫摩擦模型，管坯與模具之間滿足庫倫摩擦條件，將摩擦系數(shù)設(shè)置為0.1，法向方向設(shè)置為硬接觸。
(3)加載方式。在冷推制彎頭過程中，模具與芯棒固定，以推頂裝置推動(dòng)管坯移動(dòng)為加載方式，當(dāng)管坯沿X正方向移動(dòng)1020mm時(shí)停止運(yùn)動(dòng)。
4、求解器模塊的選擇
基于ABAQUS/Explicit求解器的特點(diǎn)同時(shí)考慮到彎頭冷推制是一個(gè)大變形問題以及考慮到計(jì)算速度的問題，在冷推制彎頭模擬過程中選用了ABAQUS/Explicit求解器。
5、冷推制彎頭模型評(píng)估
在對(duì)Φ273冷推制彎頭成型的仿真模擬過程中，隨著時(shí)間的推移內(nèi)能不斷地增加，而其偽變能只是在很小的范圍內(nèi)有變化，動(dòng)能也只是在很小的范圍內(nèi)有所變化。偽變能相對(duì)于內(nèi)能幾乎可以忽略不計(jì)，比較嚴(yán)重的“沙漏”情況并沒有在此次仿真模擬中出現(xiàn)，從而在模擬過程中不用設(shè)定沙漏剛度，網(wǎng)格精度也足夠，不需要進(jìn)行更加精密的網(wǎng)格劃分。動(dòng)能與內(nèi)能的比率大約在5%，滿足了動(dòng)能相對(duì)于內(nèi)能必須很小的準(zhǔn)則，同時(shí)動(dòng)能并沒有出現(xiàn)很大的震蕩，由此可以得出結(jié)論，動(dòng)能是適當(dāng)合理的。通過以上分析可以得到結(jié)論：冷推制彎頭仿真模擬模型的整個(gè)成型過程可以看作是一個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)響應(yīng)過程，并且此次仿真模擬模型所應(yīng)用的加載方式也是可以接受的。
