[发明专利]弧形圆管构件压弯成形过程中精度控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及弧形圆管构件，尤其涉及弧形圆管构件压弯。

背景技术

　　目前弧形钢管构件通过压机三点冷压弯曲，冷压弯曲下压力大，强大的下压力极易在弯管时造成钢管内弧起趋，以及直径方向压扁畸变，弯管弧形质量不够理想。对于大长度钢管压弯，通过压弯一段，松开模具移动钢管后再压，使钢管轴向逐步移动压弯，对压弯弧度边压弯边用样板检测弯曲部位，反复压弯直至满足质量要求。如果压弯过渡，需要松开模具，将钢管翻转下压修正。

　　由此可见，目前弧形构件在冷弯成形过程完全基于操作工人的经验，需要重复压弯修整或在弯曲量太大时翻身回压等反复操作方可达到最低的设计要求，其成形精度无法控制，成形质量也难有保障。而这些问题归因于弧形钢管构件的冷弯加工过程的复杂性，至今业界对成形过程的变形规律以及冷弯成形对构件承载力造成的影响还缺乏明确的认识，亦无有效的弧形圆管构件的成形过程研究方法。

发明内容

本发明旨在解决上述缺陷，提供一种弧形圆管构件压弯成形过程中精度控制方法。本发明可用于预测弧形构件的成形荷载与残余变形的关系，实现成形精度控制，可为构件承载力计算提供参考依据。

本发明实施例基于所述的弧形圆管构件的加载弯曲成形和卸载回弹全过程模拟实现成形精度控制，按照成形系统的荷载与结构特点，建立合适的数值分析模型，并开展直线圆管构件的加载阶段成形模拟，得到加载阶段的应力与应变状态，此后，撤除变形圆管构件上的加载弧板模拟构件的自由回弹，得到卸载阶段的应力与应变状态，综合加载阶段及卸载阶段的影响，得到最终的弧形圆管构件的残余应力及残余变形。本发明所述成形过程分析方法可用于预测弧形构件的成形荷载与残余变形的关系，实现成形精度控制，可为构件承载力计算提供参考依据。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为弧形圆管构件成形过程分析的流程图；

图2为实际成形装置示意图；

图3为成形装置的力学模型；

图4为成形加载示意图；

图5为成形卸载示意图；

图6为成形结束后的残余应力状态示意图。

标记说明

11为直线圆管构件，12为反力架，13为加载油缸，14为加载弧形板，15为加载油缸与弧形板间的联接装置。

21为加载后的变形圆管构件，31为卸载后的弧形圆管构件。

2S为反力架间距。

具体实施方式

请参见图1，本发明实施例提供一种弧形圆管构件压弯成形过程中精度控制方法，如图1所示，包括：

　　步骤101根据弧形圆管构件的冷弯成形工艺特点，抽象成形过程的数值分析模型。

一种常见的压弯成形的弧形圆管的装置见图2，包括圆管构件11，反力架12，加载油缸13，加载弧形板14，弧形板与油缸间的联接装置15。

因成形过程涉及材料、几何及状态非线性问题，其过程求解计算资源消耗严重，为提高分析效率，利用结构与荷载的对称性，根据成形装置（含12、13、14、15）及成形圆管构件11的几何特征，仅取系统的1/4对称模型为分析对象。

因反力架12为固定装置，故反力架12的弧形凸面一侧节点的所有自由度均约束，模拟该固定装置。

相比于圆管构件11刚度，反力架12具有很强的刚性，故反力架12凹面一侧与圆管构件11外侧相应的区域应为接触目标区域，与此相应的圆管构件11区域亦应为可能接触区域。

相比于圆管构件11刚度，加载弧板14具有很强的刚性，故加载弧形板14凸面一侧与圆管构件11外侧相应的区域应为接触目标区域，与此相应的圆管构件11区域亦应为可能接触区域。

相比于圆管构件11刚度，加载弧板14与油缸间的联接装置15具有很强的刚性，故加载弧板14可视为刚体作用于圆管上，应耦合加载弧板14所有节点的所有自由度模拟刚体模具。

设定各成形装置（含12、14）和圆管构件11的材料模型，以及成形装置（含12、14）与圆管构件11间的摩擦系数，以模拟成形过程中成形装置（含12、14）与圆管构件11之间的真实作用过程。

　步骤102加载阶段的成形模拟，根据加载弧板与圆管构件间相互作用变化的特点，假定初始可能的接触区域，模拟成形过程中加载弧板、反力架与圆管间接触状态（接触区域、接触力）的加强过程，得到加载结束后圆管产生的塑性变形及其应力应变。