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管材液压成形有限元模拟与分析

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机械制造与研究·丁祥军，等·多气门设计对柴油机性能的影响要比发动机整机噪声高出（１０—１５）ｄＢ（Ａ）。

发动机排气属高温（８００℃一１０００℃）、高压２９４．２ｋＰａ～３９２．３ｋＰ丑气体。

排气过程一般分为两个阶段，即自由排气阶段和强制排气阶段。

发动机废气从排气门高速冲出，沿着排气歧管进人消声器，最后从尾管排人大气，在这一过程中产生了宽频带的排气噪声。

排气噪声包含了复杂的噪声成分：以单位时问内排气次数为基频的排气噪声、管道内气柱共振噪声、排气歧管处的气流吹气噪声、废气喷注和冲击噪声、气缸的亥姆霍兹共振噪声，卡门涡流噪声及排气系统内部的湍流噪声等。

影响发动机排气噪声的主要因素有：气缸压力、排气门直径、发动机排量及排气门开启特性等。

对同一台发动机来说，发动机转速和负荷足影响其排气噪声的最主要因素。

排气的脉动噪声是柴油机排气的主要噪声，排气的频率越低，其脉动性越岛，噪声也越大。

柴油机采用多气门设计，可以大幅度提高排气频率和牧率，大大减低排气的脉动性（排气频率越高，脉动性越小），有效地减低噪声。

另外，多气门设计还可以间接的增加排气门直径，对降低排气噪声也起到一定的作用。

３结论多气门设计大大改善了进排气流通面积，进排气效率大幅提高。

更省油、更环保，使柴油机噪卢降低，其经济性、动力性增强，应用前景将越来越广阔。

参考文献［１］玉林柴油机集团有限公司阿站．【２］中国内燃机世界网站．柴油机发电机组噪音控制２∞６。

７，１．［３］中华机械网．工程机械用柴油机尾气控制现状与展辊２００６９．１３，收稿日期：２００７—０５—２３ｔｔ４■４』■ＵｎＢ●■■ｕ＆ｔ∞■４■■■．蛐■●ｕ＆ＥｔＢ＆ｔｍＢｍＪ４＾口＾』■ｕｂｔ４ｍ§ｍｊ■ｘ日‘■ｕｈ■＾４■■４∞ｍｔ＾＾＾＾∞■＆ｔ■■■＆‘ｍ‘■ｕＢ‘４＾＾＾＾ｔｍ．ｎＢ（上接第６５页）２．３试验与模拟结果试验中，压力为６４Ｍｐａ左右时，在模具凸起处的任一侧出现材料失稳现象，与模拟过程中压力为５Ｉ．２ＭＰａ时类似。

蚓样可以得出管材明显的两个变形阶段．经测试得到：初始变形压力为３２ＭＰａ，继续变形阶段压力为５２．２ＭＰａ。

综合模拟分析所得到的数据列于表１。

观察试验过程，得出管材成形过程与模拟过程蓬奉吻合，都有两个明显的变形阶段。

由表ｌ可以看出：初始变形压力为试验值的７５％，继续变形压力为试验值的７８％。

表ｌ临界压力对比表综合分析试验与模拟结果，可以知道整个模拟成形过程与试验基本吻合，为该异形管液压成形设计提供了相关参数，提高了设计效率和设计品质。

３结论文中以异形管的液压成形为例，充分利用有限元技术为管材的液压成形设计与工艺制定提供丁定性分析的依据，从而缩短了生产准备周期，提高了品质，降低了生产成本，对实际生产有着一定的指导与借鉴意义。

同时·６８也进一步扩展丁该技术在管材液压成形方面的应用。

参考文献［１］古薄，鄂太辛．等管材弯曲壁厚变形的有限元模拟与试验分析［Ｊ］．横具工业，２００６，３２（４）：１７五Ｏ．［２］古涛．鄂大辛．等．管材弯曲成形的有限元模拟与试验分析［Ｊ］．锻压装备与铖造技术，２００６，６（１）：砸舶．［３］龚曙光，谢隹兰蕞于有限元分析的管板结构优化设计［Ｊ】．机械设计与制造工程，２００２，（６）：４９巧１．［４］陈书锋，陈祝林发展中的管件液压成形技术［Ｊ］．建筑机械，２００Ｉ。

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通过对阶梯型脉动加载方式下管材液压成形过程的有限元数值模拟，对成形管件的截面壁厚分布规律、模具填充性、变形均匀性、成形可靠性四个成形指标进行了分析和对比，探讨了两个重要的加载参数内压力增幅△p和时间增幅△t对管材成形性能的影响规律，基于分析结果提出了一个评价管材液压成形性能的新指数f.研究结果表明，所提出的新评价指标f能较简便地反映出管材液压成形时的模具填充性、变形均匀性及成形可靠性等综合成形性能；内压力增幅△p和时间增幅△t对上述四个成形指标均有不同程度的影响；内压力增幅△p和时间增幅△t越小，即管材成形时内压力的脉动次数越多时，则管材的综合成形性能越好；合理地选定时间增幅△t将有助于提高管材的成形性能。

3.期刊论文韩英淳.于多年.马若丁汽车轻量化中的管材液压成形技术-汽车工程2003,""(z1)管材液压成形技术近来获得了广泛的应用.汽车结构轻量化是其重要的应用领域之一.本文对管材液压成形的原理、分类及液压成形过程中产生的塑性失稳等进行了综述,并介绍了典型汽车零部件采用液压成形的工艺过程和液压成形技术的最新进展.4.期刊论文韩英淳.于多年.马若丁汽车轻量化中的管材液压成形技术-汽车工艺与材料2003,""(8)管材液压成形技术近来获得了广泛的应用.汽车结构轻量化是其重要的应用领域之一.对管材液压成形的原理、分类及液压成形过程中产生的塑性失稳等进行了综述,并介绍了典型汽车零部件采用液压成形的工艺过程和液压成形技术的最新进展.5.学位论文姚丹建筑用管材制造新设备新工艺——圆管液压成形数值模拟及实验研究2007现如今在建筑工程应用中对各种异形截面管件要求越来越多，不但需要更加复杂的结构，而且需要更加稳定的质量以保证日后这些管材工作性能。

目前国内建筑工程用异形截面管件生产过程大多是先冲压再焊接，这样，不仅时间长、费用高，而且难以保证零件的质量。

管件液压成形技术是生产空心轻体件的先进生产技术，其原理是在密封管件内部施加高压从而将管件按照指定的模具胀形成所需要的形状。

该技术具有通用性强、成本低、成形精度高及成品表面质量好等特点，它最大的优点就是可以提高管材成形极限，适用于形状复杂、大批量的异型截面管材零件的加工，如将该技术应用到建筑工程异型截面管材制造上来无疑可以改善目前建筑用异型截面管件的生产现状。

本论文在综合查阅消化吸收大量国内外技术资料的基础上，对圆管液压成形过程进行了研究。

由于其成形过程中金属的变形行为非常复杂，理论分析困难，因此本文使用有限元模拟仿真软件ANSYS/LSDYNA对圆管液压成形过程进行了研究。

由于采用该工艺的生产设备成本高，模具费用多，针对这种情况，本文率先提出了建筑工程用管件的液压成形新工艺，在此基础上设计了一种结构简单、性能可靠、经济实用的圆管液压成形设备，并将该设备投入使用于圆管液压成形实验中。

本文首先介绍了国内外液压成形技术的应用情况和研究进展，以及液压成形技术的工作原理及其分类，指出了建筑工程中液压成形技术应用的重要意义和应用前景。

其次，介绍了本题实验用到的实验设备及其设计思路，并对实验相关参数进行计算。

为指导实验顺利进行，利用数值模拟ANSYS/LSDYNA软件对圆管液压成形过程进行模拟，研究了圆管液压成形的变形过程：分别以不同压力、不同轴向给进量及不同摩擦系数等成形条件对圆管的液压成形过程进行模拟，分析圆管过程中起皱、破裂等情况，并根据模拟数据得出圆管液压成形工作区域分布图。

最后，在实验部分将真实实验结果与模拟结果进行对比，验证了ANSYS/LS-DYNA软件对管材液压成形过程模拟的可靠性，并结合加载路径对实验中出现的各种失效结果进行分析。

研究表明：在液压成形过程中适当的提高变形速率，有缓解该处过度减薄的作用：适当减小摩擦力，对液压成形实验是十分有利的；为避免管件液成形过程中的折皱失效，在管件胀形成形前期应避免因轴向力过大而引起的有害折皱；为保证轴向压力不产生失效折皱的前提下，适当增加轴向压力可以增大最大成形半径；本文提出的圆管液压成形新工艺及设备经过实验证明其能够很好的满足实验要求。

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有限元模拟分析

有限元模拟分析

天津理工大学材料成型过程模拟题目：关于紫铜管正挤压成型过程模拟姓名：余玉洋学号: 20090771组长: 陈磊其他成员：焦智、张雪平、周桐、吴天昊、张艳艳、张秋婕、刘学力目录1、题目描述2、题目分析3、解题模拟、思路4、模拟过程5、模拟结果分析6、结论7、参考文献一、题目描述：如图1.1所示为金属紫铜坯料和挤压模具结构示意图，紫铜的应力应变关系如图1.2所示，坯料与模具之间的摩擦系数为0.15。

求挤压过程中坯料内部的应力场变化、应变场变化。

①坯料紫铜的材料参数：弹性模量：MP；泊松比：；密度：；屈服强度：。

②模具材料参数:弹性模量：MP；泊松比：；密度：；屈服强度：。

二、题目分析：三、解题模拟、思路：1、定义工作文件名和工作标题：1.1、定义工作文件名执行Utility Menu-File→Chang Jobname-20090771，单击OK按钮。

1.2、定义工作标题执行Utility Menu-File→Change Tile-yuyuyang20090771，单击OK按钮。

1.3、更改目录执行Utility Menu-File→change the working directory –D/ansys。

2、定义单元类型和材料属性：2.1、设置计算类型ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural →OK，如图2.1.图2.12.2、选择单元类型执行ANSYS Main Menu→Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Brick 8node 185 →OKOptions…→select K3: Plane strain →OK→Close如图2.2所示，选择OK接受单元类型并关闭对话框。

图2.2定义单元类型对话框2.3、定义材料属性⑴、执行Main Menu→Preprocessor →Material Props →Material Models命令，出现Define Material Model Behavior对话框。

液压输油管道力学特性仿真分析

液压输油管道力学特性仿真分析

液压输油管道力学特性仿真分析一、前言随着石油、天然气等重要能源的开发和利用，液压输油管道的应用越来越广泛。

输油管道的安全与运行稳定对于保障人民生命财产安全以及保障国家经济安全至关重要。

因此，深入了解和分析液压输油管道的力学性质具有重要的理论和实际意义。

二、液压输油管道力学特性分析液压输油管道力学特性主要包括受力特性、变形特性以及稳定性特性。

通过数值仿真方法可以有效地模拟液压输油管道的受力、变形和稳定性。

1. 受力特性分析液压输油管道在运行过程中，会受到外部载荷的作用，例如地震、风荷载、自重荷载等。

因此，对于液压输油管道来说，研究其受力特性是非常重要的。

通过数值仿真方法可以对液压输油管道在不同外载荷作用下的受力情况进行模拟分析，进而预测输油管道的受力状态，以便调整管道结构以提高其受力性能。

2. 变形特性分析输油管道在运行过程中，容易受到外力的作用从而发生变形，特别是当管道出现局部变形时，特别容易导致管道破裂或漏油情况的发生。

因此，了解液压输油管道的变形特性是非常重要的。

通过数值仿真方法可以准确计算出管道的变形情况，并进一步分析管道的稳定性，为管道结构的改进提供了科学的依据。

3. 稳定性特性分析输油管道在运行过程中，容易受到液流作用的影响，而流体的作用力会使得管道变形或者偏移，甚至导致管道的破裂或者漏油。

稳定性特性分析是研究输油管道在流体作用力下的稳定性情况，进而可以优化管道结构设计，加强管道的稳定性。

三、液压输油管道力学特性数值仿真数值仿真是一种计算机辅助设计方法，在输油管道的力学特性分析中，数值仿真方法十分重要。

常用的数值仿真方法主要有有限元法、网格法、边界元法等。

在具体分析中，可以根据对分析问题的理解以及所掌握的仿真方法的优势来合理地选择数值仿真方法。

下面以有限元法为例，对液压输油管道力学特性的数值仿真方法进行分析。

1. 有限元法基本原理有限元法是以微分方程为基础的计算方法，通过将大物体分割成能够用简单形状描述的小单元，然后针对每个小单元作微分方程求解，最后得到整个物体的受力、变形情况。

《基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》范文

《基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》范文

《基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，铝合金管材因其优良的物理性能和机械性能，广泛应用于航空、汽车、建筑等多个领域。

铝合金管材的挤压成形技术作为其重要的制造工艺之一，对产品的质量和性能具有重要影响。

因此，研究铝合金管材挤压成形的数值模拟技术，对于提高生产效率、优化工艺参数以及降低成本具有重要意义。

本文将基于有限元法，对铝合金管材挤压成形过程进行数值模拟，旨在为实际生产提供理论依据和指导。

二、有限元法在铝合金管材挤压成形中的应用有限元法是一种有效的数值计算方法，能够模拟复杂物理过程和材料行为。

在铝合金管材挤压成形过程中，有限元法可以模拟金属的流动、应力分布、温度变化等关键因素，为优化工艺参数和产品设计提供有力支持。

首先，通过建立铝合金管材挤压成形的有限元模型，可以实现对金属流动的精确模拟。

模型中应考虑金属的塑性变形、热传导、相变等物理过程，以及材料在不同条件下的力学性能。

此外，还需要对模型进行网格划分、边界条件设定等操作，以保证模拟结果的准确性。

其次，通过对有限元模型进行求解，可以得到挤压过程中各阶段的应力分布和温度变化情况。

这些数据可以帮助我们了解金属的流动规律和挤压过程中的潜在问题，为优化工艺参数提供依据。

三、铝合金管材挤压成形的数值模拟过程铝合金管材挤压成形的数值模拟过程主要包括前处理、求解和后处理三个阶段。

前处理阶段主要是建立有限元模型。

首先需要确定模型的几何尺寸、材料性能等参数。

然后进行网格划分，确保网格的密度和数量能够满足模拟精度的要求。

此外，还需要设定边界条件和初始条件，如挤压速度、温度等。

求解阶段主要是对有限元模型进行求解。

通过使用合适的求解器和方法，对模型进行迭代计算，得到各阶段的应力分布、温度变化等数据。

后处理阶段主要是对求解结果进行分析和处理。

通过绘制应力分布图、温度变化曲线等图表，可以直观地了解金属的流动规律和挤压过程中的潜在问题。

此外，还可以通过分析结果优化工艺参数和产品设计。

《2024年基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》范文

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《基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，铝合金管材因其轻质、高强、耐腐蚀等特性，在航空、汽车、建筑等领域得到了广泛应用。

铝合金管材的挤压成形技术是生产过程中的关键环节，而基于有限元的数值模拟技术为该过程提供了重要的分析和优化手段。

本文将就基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟进行探讨，旨在提高生产效率、降低成本以及优化产品质量。

二、铝合金管材挤压成形的基本原理铝合金管材挤压成形是通过模具对铝合金坯料施加压力，使其在模具型腔内发生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的管材。

该过程涉及材料的高温塑性流动、金属的流动与变形、热传导等多个物理过程。

三、有限元法在铝合金管材挤压成形中的应用有限元法是一种有效的数值计算方法，能够模拟复杂物理过程。

在铝合金管材挤压成形过程中，通过有限元法对金属流动、应力分布、温度变化等进行模拟，可以实现对挤压过程的优化和产品质量的提高。

四、铝合金管材挤压成形的数值模拟过程1. 建立几何模型：根据实际生产需求，建立铝合金管材的几何模型，包括坯料、模具等。

2. 定义材料属性：根据铝合金的成分和性能，定义其密度、弹性模量、热导率等物理属性。

3. 划分网格：对几何模型进行网格划分，以便进行有限元计算。

4. 设定边界条件和初始条件：根据实际生产情况，设定挤压过程中的温度、压力等边界条件和初始条件。

5. 求解计算：运用有限元软件进行求解计算，得到金属流动、应力分布、温度变化等结果。

6. 结果分析：对计算结果进行分析，评估产品质量、优化生产过程。

五、数值模拟结果的分析与讨论通过对铝合金管材挤压成形的数值模拟结果进行分析，可以得到以下结论：1. 金属流动：通过观察金属的流动轨迹和速度分布，可以评估坯料的填充情况和产品的成型质量。

2. 应力分布：分析挤压过程中的应力分布情况，可以找出潜在的应力集中区域，为优化模具设计和生产工艺提供依据。

3. 温度变化：通过模拟温度场的变化，可以了解挤压过程中的热传导和热交换情况，为控制产品性能提供参考。