与U形波纹管相比,Ω形波纹管由于其承压能力高,应力分布均匀等优点广泛地应用在工程实际中。波纹管制造工艺及优化设计也受到了越来越多的重视,如何控制工艺参数以获得高质量的波形参数以及降低重量成为了研究重点。本论文基于有限元分析,对Ω形波纹管液压成形过程进行模拟,并就无加强U形波纹管及带加强环Ω形波纹管的优化设计进行研究。主要内容有:(1)对某两层四波Ω形波纹管的液压成形过程进行有限元数值模拟,考察了成形前后应力场分布和波纹管结构参数变化,并将有限元分析结果与实际成形结果进行比较。结果表明:数值模拟所得成形壁厚、鼓波高度等参数与实验结果误差均小于4%,说明液压成形有限元仿真的有效性。(2)就波纹管液压成形圆度,应用单因素法及正交实验方差分析法分析了几何因素及操作因素的影响,发现对波纹管液压成形圆度影响显著的因素有壁厚与小圆弧半径比值t/ro、大圆弧半径与管坯中径比值r/D及成形压力系数γ2。以表征圆度的系数a/2h作为目标参量,得到了不同r/D条件下,a/2h随t/r0及γ2变化曲线图,并分析不同r/D条件下,t/r0与γ2取值范围,为保证波纹管液压成形质量而选取合适参数提供了参考。(3)就Ω形波纹管液压成形壁厚减薄率,进行了单因素实验及正交实验分析,发现最显著的因素为大圆弧半径与管坯中径比值r/D,鼓波压力系数γ1及成形压力系数γ2影响次之。拟合85组有限元分析结果,得到壁厚减薄率与r/D、γ1及γ2的数值关系式,数值验算结果表明该公式精度较高,能够达到工程应用要求。(4)运用VB语言,编写了圆形波纹管优化设计软件。该软件能够实现无加强U形波纹管及带加强环Ω形波纹管的常规设计、有限元分析及优化设计功能。工程实例验算表明,轻量化设计能显著降低波纹管重量。