隨著科技的進步，塑性加工技術在成形加工中的地位越來越重要。塑性加工技術適應產品的輕量化、高強度、高剛度和低能耗的要求，計算機仿真技術發展為推動國內現代化進程起著重要作用。為了滿足汽車和航空輕量化和節能化需求，具有高強度、高剛度的異形截面管件得到推廣。但是異形截面管件焊接件質量得不到保證，為了解決異型截面管件的加工問題，液壓脹形技術被提出來并得到迅速發展。液壓脹形是塑性加工中的一種冷加工技術，成形過程是先把預成形管件放入模具，首先完成合模動作，然后邊施加軸向力邊向管內注入水或其他液體，最后管件在液壓力和軸向力的作用下發生塑性變形，最終得到與模具形狀相同的成形件，能夠滿足沿管件軸線具有不同截面形狀的空心零件加工需要，截面形狀不受限制，能滿足汽車輕量化要求。比傳統工藝相比有精度高、成本低等優點，在汽車、航天等行業得到廣泛推廣。雖然液壓脹形技術發展較快，但是由于起步晚，如何有效的提高管件液壓成形性成為當前國際學術研究的前沿問題

在液壓脹形的仿真和優化過程中，使用的軟件主要包括UG，HYPERMESH、LS-DYNA.主要是通過UG軟件建立幾何模型，利用HYPERMESH軟件進行網格劃分和前處理，利用LS-DYNA軟件進行計算。本文進行了鼓形管件的液壓脹型仿真。

鼓形管件CAD模型如下圖所示，由模具和管坯兩部分組成，模型選用四邊形網格劃分，并且為了節省計算時間，將模具部分設置為剛體，不考慮模具受力后的變形。網格劃分完之后共有節點1569個，單元1553個。

成形仿真中的邊界條件和載荷共同定義了模型的運動情況，為了避免穿透，液壓力均與施加在管坯單元上，軸向力以施加到管坯端面單元方式施加，并且需要約束管坯節點沿x,y,z三個方向的轉動。

管坯材料選用材料庫MAT24，模具為剛體。主要材料參數如下圖所示：

時間步的大小影響計算的精度，大的時間步會節省計算成本，但是仿真的過程不夠細致，另外大的時間步會影響加載曲線下力和位移的施加，過大的時間步會導致位移加載的失真，直接反應為模具在最后的時間步放棄仿真動作。LS-DYNA運用直接積分顯式格式的中心差分法。臨界時間步長由LS-DYNA自動計算。

沙漏現象的存在會使模擬結果失真，單元的扭曲失真，甚至會使計算無法進行。沙漏模式導致一種在數學上是穩定的、但在物理上無法實現的狀態。它們通常沒有剛度，變形呈現鋸齒形網格。沙漏是一種以比結構全局高得多的頻率震蕩的零能變形模式，是單元剛度矩陣秩不足導致的，而沙漏現象本身是由縮減積分引起的。通過*CONTROL HOURGLASS選擇合理的沙漏控制形式。

以上為管坯隨時間的應力分布及變形圖，可以看出關鍵的液壓脹型可以通過LS-DYNA實現并取得較好的結果。