管件电磁校形数值模拟与试验研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dl_wan
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管件电磁校形是指利用电磁成形工艺使管件在电磁力的作用下高速撞击模壁并贴模的一种先进校形工艺。目前,电磁成形工艺中应用较多的是管件电磁胀形、缩颈以及平板成形,而对管件校形工艺及其理论研究得很少。本文采用理论分析、有限元模拟及工艺试验相结合的方法,深入系统地研究校形过程中磁场特性、磁场力分布,校形变形以及工艺参数、模具系统的影响。  引用电磁场理论、有限元方法分析管件电磁校形时的磁场特性,并依据分析结果讨论校形时的磁场对称性,对创建校形模型进行理论分析,得出模型创建后的磁场分布特性。利用有限元分析方法,对电磁校形的模型创建进行预处理分析,生成螺线管线圈校形模型,得到作用在管件、模具上的磁场力、电流以及整体磁力线分布。应用有限元法分析电磁校形时的磁场力分布;指出模具涡流对管件贴模有阻碍作用;给出磁场渗透的场景;分析模具材料电阻率、磁导率对成形性的影响;分析模具-管件、线圈-管件间隙对校形磁场力的影响。  提出一种基于ANSYS重启动分析的电磁-结构强耦合模型。模型考虑了管件变形对磁场计算的影响,能够准确的模拟电磁成形过程,并有效的避免空气网格畸变对结构变形的影响。分析电磁校形的机理,给出管件变形的全过程;分析不同放电电压下的成形过程。指出模具材料导电性越差,成形管件的变形量越大,给出本文所述情况下,管件成形后精度符合要求的最佳电压值、成形效果最好的线圈高度。  采用直筒状模具,重点试验研究电磁校形中管件端口处的贴模性及弹复的影响规律。研究结果表明,放电电压对管件电磁校形效果影响显著;放电电压较低时,校形效果较差;增加放电次数可以明显地改善校形效果,比较不同模具-管件间隙对校形的影响,给出适合本文条件下的管件校形的模具。分析管件材料对校形的影响,给出适于校形的管件材料并分析原因。分析管件厚度对校形的影响,指出厚度的适当增加有利于提高能量利用率。  将有限元分析过程参数化设计,并相应的对操作界面进行二次开发及汉化处理,建立操作模块的图形帮助文件。创建适用于轴对称管件胀形、缩颈、以及有模具电磁成形问题的有限元二次开发模块。  优选校形系统的参数,创建应用于筒形件校形及管件局部胀形的二次开发模型,通过对工件的校形结果分析验证二次开发模型的正确性。
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