ANSYS Workbench 中鋼管的折彎變形分析

     奔馳車(chē)漏油事件中大家關(guān)注到了汽車(chē)質(zhì)量的重要性，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)中有很多的油道管線，那么管線在折彎當(dāng)中會(huì)不會(huì)發(fā)生破裂，導(dǎo)致漏油的發(fā)生呢？會(huì)不會(huì)發(fā)生同樣的在奔馳車(chē)上讓你哭的情況呢？下面我們從專(zhuān)業(yè)的仿真方面考慮管線折彎的這么一個(gè)過(guò)程.

    鋼管折彎是很常見(jiàn)的一種現(xiàn)象，如圖所示，那么手工折彎需要多大的力量呢，折彎過(guò)程鋼筋管線會(huì)不會(huì)變形，很多工人都是靠經(jīng)驗(yàn)完成的。如果當(dāng)我們身邊沒(méi)有專(zhuān)業(yè)工具的生活，生活中遇到需要折彎鋼管的時(shí)候，怎么實(shí)現(xiàn)呢，下面通過(guò)一個(gè)實(shí)例來(lái)看一下手工鋼管折彎的仿真分析過(guò)程。（公眾號(hào)：CAE_ANSYS），看看管線折彎過(guò)程中的應(yīng)力分析，查看是否發(fā)生管線的破壞。

    本實(shí)例主要講解了在ANSYS Workbench中如何采用非線性技術(shù)模擬鋼管的折彎過(guò)程問(wèn)題。主要涉及到知識(shí)點(diǎn)如下：

模型的建立過(guò)程，

材料雙線性或非線性的設(shè)置方法

鋼管和加工折彎?rùn)C(jī)的接觸設(shè)置方法，

折彎過(guò)程的設(shè)置，

鋼管的進(jìn)給設(shè)定，

鋼管折彎結(jié)果的提取，

非線性分析的收斂設(shè)定注意事項(xiàng)，關(guān)于非線性分析，主要是材料的非線性和接觸非線性，本實(shí)例采用等向強(qiáng)化材料模型來(lái)模擬應(yīng)力應(yīng)變曲線。相應(yīng)的設(shè)置接觸參數(shù)使之容易收斂。

實(shí)際模型參考如圖所示

                                           實(shí)際折彎?rùn)C(jī)

                                               折彎鋼管

                                              折彎鋼管

本實(shí)例以一根空心鋼管為例，折彎角度為90度，然后進(jìn)給一定的長(zhǎng)度，再折彎，瞬態(tài)分析模擬這樣一個(gè)過(guò)程，具體操作如下（公眾號(hào)：CAE_ANSYS）

1.建立模型

在DM中繪制3D模型，設(shè)定加工零件和折彎設(shè)備，如圖所示

2.材料設(shè)定

材料我們選取鋼管鋁合金，采用雙線性分析，其余零件設(shè)定為剛性體

3.單元?jiǎng)澐?/p>

我們將單元?jiǎng)澐直M可能的加密，但是過(guò)密的網(wǎng)格會(huì)加大計(jì)算量，如何平衡計(jì)算時(shí)間，收斂時(shí)間，是一非線性計(jì)算的一大問(wèn)題，本實(shí)例劃分網(wǎng)格如圖所示

3.邊界設(shè)定

（1）設(shè)定鋼管和折彎?rùn)C(jī)接觸采用，可分離接觸，右側(cè)壓塊設(shè)定可分離接觸

（2）將鋼管的右側(cè)給定遠(yuǎn)端固定載荷，將折彎?rùn)C(jī)旋轉(zhuǎn)90度，

（3）將折彎?rùn)C(jī)恢復(fù)成0度

（4）將鋼管進(jìn)給40mm

（5）折彎?rùn)C(jī)旋轉(zhuǎn)90度

4.結(jié)果提取

可以提取相應(yīng)的應(yīng)力值和變形量，結(jié)果如圖所示

另外可以提取折彎?rùn)C(jī)的扭矩，查看受力過(guò)程，結(jié)果如圖所示。（公眾號(hào)：CAE_ANSYS）

 

該實(shí)例控制中間滾輪的直徑可以控制折彎半徑相關(guān)的參數(shù)，本實(shí)例可以較好的在ANSYS Workbench中完成鋼筋或鋼管一類(lèi)零件的塑形加工的仿真，對(duì)于超過(guò)屈服強(qiáng)度的仿真有一定的指導(dǎo)意義。

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