厚壁大口徑方鋁管彈塑性有限元法的本構關系

   

在厚壁大口徑的6061鋁管成形工藝也嘗試采用四輥滾模的結構,但大口徑6061鋁管的成形由于變形大,變形抗力大,很容易造成6061鋁管直邊邊長上凹凸度過大等缺陷的產(chǎn)生。為防止此類缺陷的生成,必須了解其內(nèi)部的作用力及應力應變規(guī)律,通過調(diào)整工藝參數(shù)來控制管材的成形形狀以達到使用要求。 本課題主要做了以下工作,首先是建立參數(shù)化的四輥滾模單道次與四道次兩種有限元模型,然后進行了冷拔,推擠,滾軋工藝比較,

并詳細分析了在冷拔工藝下的典型工況的應力應變和力能參數(shù)及凹凸度變化規(guī)律。其次采用正交設計的方法,分析冷拔工藝中主要參數(shù)對成形與力參數(shù)的影響。最后以典型工況為例,優(yōu)化了四道次滾模工藝下的壓下規(guī)程。依靠外壓使6061鋁管產(chǎn)生變形有兩種形式:增大外壓 和減小壁厚.通過理論分析和有限元分析證明,過 大的變形對結構的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響,于是6061鋁管在外 壓作用下的變形和“臨界失穩(wěn)”問題就成為人們關注 的焦點. 就圓管在均勻外壓作用下的臨界壓力進 行了分析.

采用材料力學中的平面彎曲理論、以及彈性理論中平面應力問題和平面應變問題的轉(zhuǎn)換關系,分析6061鋁管在均勻外壓作用下的變形、臨界壓力和應力,得到了6061鋁管最大變形、臨界壓力和最大應力的求解公式.運用有限元分析軟件Marc建立有限元模型,分析了6061鋁管在外壓作用下的變形、臨界壓力和應力情況.分析結果表明,最大應力出現(xiàn)在凹角處,最大位移出現(xiàn)在各面的中截面處,并將有限元解與本文解作比較,從而驗證文本解的正確性.