[發明專利]一種管材塑性冷彎成形的應變中性層位置計算方法及裝置

有效

• 申請號: 201310268974.3
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103310117B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 劉檢華;賈美慧;劉少麗;唐承統;史建成;王愛民
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;B21D7/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司11243
• 代理人: 黃燦,安利霞

技術領域

本發明涉及機械工程領域，特別是指一種管材塑性冷彎成形的應變中性層位置計算方法及裝置。

背景技術

管材塑性彎曲成形是指管材在多模具協同作用和嚴格配合下發生塑性變形，從而獲得空間任意曲線形狀制品的重要加工方法。由于管件具有中空結構的特點，能夠滿足輕量化、強韌化、低消耗等要求，在航空、航天、船舶、化工、汽車等高技術領域中得到了廣泛應用。

管材塑性彎曲成形是一個沿彎曲線逐漸變形的過程，橫截面上的管材同樣也是一個由表及里的逐漸變形過程。彎曲初期，管材處于較小曲率狀態時，只產生彈性變形，應變中性層通過截面重心，隨著變形程度的不斷加大，塑性變形區越來越大并向中性層位置擴大，彈性區則越來越小，此時應變中性層和幾何中心軸不再重合，而是隨曲率的增大逐漸向曲率中心方向移動。應變中性層的偏移影響了彎管成形后的應力應變分布狀態以及殘余應力的精確計算，制約了航空航天等高技術領域對彎管無應力裝配的需求。因此管材應變中性層位置的確定可為精確計算殘余應力、提高彎管零件裝配精度等提供重要依據。

現有技術中往往忽略了應變中性層的偏移，近似認為管材在彎曲變形過程中應變中性層始終與幾何中心軸重合，在此假設條件下對彎管成形質量進行分析研究?，F有技術中還有一種將板材應變中性層偏移量的推導方法直接引入到彎管應變中性層偏移量的計算中，忽略了由于管材中空結構特點導致的應變中性層求解方法的變化。

總體來說，已有研究缺少對管材的結構及彎曲變形特點的考慮，因此需要一種新的方法確定彎管應變中性層的位置。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種管材塑性冷彎成形的應變中性層位置計算方法及裝置，可以確定彎管應變中性層的位置。

為解決上述技術問題，本發明的實施例提供一種管材塑性冷彎成形的應變中性層位置計算方法，包括：

A．確定管材彎曲成形后應變中性層內側周向應力、外側周向應力、內側切向應力以及外側切向應力；

B．分別建立管材彎曲成形后應變中性層外側周向應力與外側切向應力的第一函數關系式、內側周向應力與內側切向應力的第二函數關系式；

C．基于應變中性層處周向應力連續，根據所述外側切向應力以及內側切向應力，第一函數關系式以及第二函數關系式，確定使得在應變中性層處的內外側切向應力計算值相等的第三函數關系式；

D．根據所述第三函數關系式，得到基于周向應力連續的應變中性層偏移量；

E．根據所述應變中性層偏移量，確定應變中性層位置。

其中，所述步驟B中，建立彎管應變中性層外側周向應力與外側切向應力的第一函數關系為：

σα1≈σθ11-sinαm+sinα]]>

建立彎管應變中性層內側周向應力與內側切向應力的第二函數關系為：

σα2≈σθ21+sinαm+sinα]]>