彎管的案例
彎管的制作方法
★ 作者
J0413袁雙妍
今天在UG上機操作課上老師讓我們根據他上次的理論課上所講的主要內容再自行按照書上的范例繪制彎管，繪制彎管不僅需要熟悉得使用草圖還使用到了拉伸。
相比較而言,由于上節上機課已經對繪制草圖操練過，因此前面的步驟還是可以完成。 可是在后來的繪制過程中，通過旋轉圓管的邊緣來生成彎管這步上就遇到了困難，一方面是生成不了彎管，另一方面是生成的彎管于原先旋轉前的邊緣有所接觸。
在之后請教其他同學后找出了原因，所以我現在簡單歸納了彎管的制作步驟：在已完成先前步驟的基礎上，鼠標點擊工具欄中的回轉體按鈕，此時會提示多個選項，選擇其中的實體面選項，然后在圖上選圓管上端面的外圓，此時選中部分會變成紅色，然后按確定。選擇完畢之后要選擇回轉體的回轉方式，這個彎管用到的是按照軸和角度的回轉方式，然后再點擊確定。接下來要選擇物體按照那根軸旋轉了，從例圖上可以看出，這個彎管是由圓管的上端面的外圓按照X軸的方向旋轉90°形成的，所以在選項中選擇XC軸方向。接下來要選擇的是這個彎管旋轉的基點，基點的位置關系到彎管最后的成型。基點的位置就是圓管外圓與Y軸的交點，高度就是圓管的高度，所以在基點的坐標中輸入相應的數值就可以了，再次確定后在彈出的對話框中輸入旋轉角度，前面已經得出旋轉角度為90°了，所以在終止角度一欄中輸入90即可。再按確定，在布爾操作對話框中選擇并或創建，（選擇創建后形成的彎管就是一個獨立的個體，與圓管并沒有聯系），最后按下確定，這個彎管就已經形成了。
展開 測試彎管壁厚優化設計
一、問題描述
為了更好的進行聲波測試彎管的設計，本研究基于聲波傳導方程開發了三維聲波傳導有限元程序，采用有限元數值模擬的方法對測試彎管壁厚進行了優化設計。
測試彎管外徑取為60.3mm，內徑分別取為50mm、45mm、40mm、35mm、30mm、25mm，幾何模型如圖3-2所示，在管壁內側一小區域內作用100N/m2的脈沖壓強，整個聲波測試彎管的彈性模量為2.0×1011Pa，泊松比為0.3，密度為7800kg/m3。采用六面體線性元（c8）進行網格剖分。
(a)幾何建模圖
(b)網格劃分圖
圖3-1
幾何建模及網格劃分圖
二、方法與實現
采用Galerkin有限元法求解，線性方程組的求解采用穩定化雙共軛梯度法，預條件子為對稱高斯－賽德爾迭代法。本研究采用pFEPG系統開發了三維聲波傳導程序，并對以上物理模型進行了求解分析。
三、分析與結論
為了更好的描述聲波傳導過程中聲波能量的變化，本研究以第一主應力作為聲波能量的標志。計算過程中，取時間步長為0.01s，共計算100步。以壁厚5mm的情況為例，由于管壁內壁脈沖的作用，導致管壁外壁的第一主應力的分布見圖3-2所示。由圖3-2可知：彎管45度處，聲波信號最強，因此聲波探頭應放在接近聲波信號最強的位置。
圖3-2
聲波信號強度分布
為了更好的進行測試彎管壁厚優化，本研究分別針對壁厚為5mm、7.5mm、10mm、12.5mm、15mm的彎管進行了優化，管壁內壁由于砂粒撞擊所產生的脈沖壓強設為100Pa，所導致的彎管外壁最強處的第一主應力的對比見圖3-3。
展開 [案例]薄壁彎管在內壓和彎矩作用下的彈塑性坍塌分析
薄壁彎管在內壓和彎矩作用下的彈塑性坍塌分析
案例 Elastic-plastic collapse of a thin-walled elbow under in-plane bending and internal pressure
問題描述與目標
本案例旨在研究一個薄壁90度不銹鋼彎管及其相鄰直管段，在面內彎矩（張開和閉合彎矩）與內部壓力共同作用下的彈塑性響應直至結構坍塌。通過此分析，可以深入理解彎管的橢圓化變形、幾何非線性效應、內部壓力的影響以及彎管與直管段之間的相互作用。
它是一個薄壁彎頭，彎頭系數，半徑比 R/r = 3.07
建模詳細步驟
步驟 1：模型規劃與假設
分析類型： 靜態、通用分析步（Static），考慮幾何非線性（NLGEOM）。
對稱性利用： 由于模型和載荷的對稱性，可以只建立四分之一的模型以顯著減少計算量。
單元選擇： 主體使用減縮積分殼單元（如S8R5或S4R）來模擬薄壁管道結構。
步驟 2：創建部件
分別創建代表直管段和90度彎管段的殼體部件。或一體的彎管部件。
幾何尺寸需嚴格按照案例提供的圖紙進行。關鍵尺寸包括：管道外徑、壁厚、彎管中心線半徑等。
步驟 3：定義材料屬性
材料模型： 定義彈塑性材料。楊氏模量 E = 193MPa，泊松比u= 0.264。名稱為PIPE。
塑性數據：Mechanical--plastic 輸入真實應力-塑性應變曲線數據如下。該曲線顯示材料具有明顯的屈服平臺和硬化行為。
展開 彎管加工，用CAM軟件來解決
彎管是業界公認的難加工零件之一。由于其獨特的結構形式（四分之一圓環），造成無法從一端一次性加工完成。在加工時，刀軸的控制是關鍵中的關鍵，避免刀具與工件已加工表面發生干涉或者過切是重中之重。
在下述案例中，我們將會用到著名的以色列CAM軟件Cimatron。機械社區之前做過的 十大機械設計軟件對比 中，Cimatron只獲得了少數的投票選擇，大家普遍使用SW、UG等常規軟件，下面我們就從彎管加工案例來看一下這個“陌生”軟件的應用。
一、彎管結構介紹
圖1為彎管的三維模型示意圖，結構要素不多，外形面是正六邊形和內圓面是φ30圓環沿φ90圓四分之一導動而成，兩端有垂直端面φ34圓環臺階。
圖1
二、分析零件
彎管兩端是相互垂直的兩個平面，平面加工即可。需要五軸聯動加工是φ30圓環內面，由于彎曲角度成90°，刀具很難從一端直接干到另一端，為了降低加工難度，故把彎管分別從兩端加工，每端加工46°(大于45°)，并且通過實際計算本例φ8球刀就可以滿足要求，避免定制棒棒糖銑刀的成本。粗加工計算出合適的定位角度五軸定位加工去除大余量，半精加工與精加工刀具軌跡基本一致，本文主要介紹如何編制精加工刀具路徑。
三、創建加工策略及應用
圖2 進入五軸航空銑控制面板
Cimatron五軸加工策略多種多樣，靈活性非常強。主要有以下幾種：①平行銑;②沿曲線銑;③兩曲線之間仿形銑;④平行于曲線銑;⑤曲線投影;⑥兩曲面之間仿形銑;⑦平行于曲面銑。彎管零件的獨特性，造成選擇加工策略的局限性。彎管內圓面為筒狀彎曲面，適合的加工策略有“兩曲線之間仿形銑”和“沿曲線銑”，考慮選擇曲線的方便性故本例使用“沿曲線銑”。
圖3 選擇引導曲線
創建一個高級五軸航空銑刀具軌跡。新建一個程序，主選擇選“五軸加工”，子選擇選“航空銑”，進入五軸航空銑控制面板如圖2。
展開 
[UG NX]彎管成形運動仿真
大家好:
闊別這么久,再次回歸,今天給大家帶來的是基于UG的彎管成形運動仿真,在實際的管路制造中,管形的合理化設計至關重要,在實際制造中由于受數控彎管機的外廓影響,肯定會存在管子在折彎時與彎管機發生碰撞的情況,基于此情況,預先在管路設計階段進行彎管機運動仿真即可大大縮短整個管路設計制造周期,達到事半功倍的效果.
還是一開始就放出最后結果動圖。
一般工程技術人員僅需通過手邊的UG軟件即可完成此項工作,本帖主要講解一下運動原理以及UG運動仿真模塊的基本設置.至于彎管機的具象外廓,還要具體型號具體建模.
首先分別對彎模,夾模,壓模建立模形,并按實際位置進行裝配,本例為直徑8毫米的整套模具.
由于只使用建模及運動仿真模塊,管形的變化是首要解決的問題,本例要進行C:45度折彎,解決的辦法即是先建一個45度的彎管,然后按成形初始位置進行裝配.
之后再對柱塞夾以及旋轉柱塞進行建模并裝配.至此完成全套機構的建模及裝配.
接下來切換至運動仿真模塊,新建仿真.創建連桿,對上訴裝配的所有模塊進行定義連桿.之后進行運動副的設定.彎模設定為旋轉副,壓模設定為滑動副,旋轉柱塞設定為旋轉副.45度管設定為旋轉副嚙合柱塞,柱塞設定為滑動副嚙合旋轉柱塞,夾模設定為滑動副嚙合彎模.
展開 ANSYS workbench 彎管成型分析顯示動力學分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學習彎管成型的三維模型處理
2、學習彎管成型非線性接觸相關的接觸設置
3、學習彎管成型顯示動力學分析步的建立
4、學習彎管成型顯示動力學分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 彎管成型分析顯示動力學分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
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彎管技術-參數輸入輸出程序
根據彎管坐標，彎數，彎管半徑，得出彎管各組段詳細技術參數，提高彎管加工與檢測效率。
Dynaform彎管成形和液壓成形模擬
彎管成形模擬：
Dynaform 5.6版本也增加了液壓，彎管成形模擬模塊，下面是軟件的界面。
DF文件已經找不到了，不過在現在的Dynaform版本中有高度集成的彎管成形，所以很容易模擬出這個效果的。
順便還找到了一個多步彎管的模擬動畫，大家不妨看看。
基于ABAQUS顯式動力學和隱式動力學的彎管成型加工分析 ￥50
摘要： 彎管成型分析方法及注意點，分別采用顯式動力學和隱式動力學方法進行彎管成型分析，并對兩種分析方法進行了比較。
素材來源：
本文中所引用的案例素材來源于：錢 峰，潘笑譽，葉小奔. 基于ＡＢＡＱＵＳ的管件彎曲成型的有限元分析[J]. 機械工程與自動化,１６７２－６４１３（２０１７）０４－００１９－０３.
案例中彎管模具以及坯料尺寸皆根據該論文進行建模，論文中未提及的尺寸信息，筆者根據自身過往經驗自行設定。
建 模：
零部件定義：共五個組件，除坯料外，全部設置為離散剛體，解析剛體也可，這里以離散剛體為例。
材料屬性：剛體不需要設置材料，坯料材料屬性需要設置彈性模量，應力應變數據以及密度（采用隱式動力學可不設置密度參數）。
關于應力應變曲線定義需要注意abaqus程序內部對應力應變曲線數據的正則化問題，顯式動力學算法會根據用戶輸入的應力應變數據進行正則化處理，如果數據點過多，或者數據點間存在突變，則可能會產生計算誤差或者直接報錯。
莊茁教授關于顯示動力學中應力應變關系的正則化處理的解釋
分析步：
隱式動力學設置如下：
顯式動力學設置如下：
關于顯式動力學中質量縮放（Mass scaling）的原理請查閱官方幫助文檔。由于一般的材料加工問題都屬于準靜態問題，因此采取一定的質量縮放可以在損失較少計算精度的前提下，大幅提高計算速度，具有非常大的應用價值。當然，如果能夠通過采用更大的網格劃分提高計算速度，那是更好的選擇。在模型調試階段可以采用較大的質量縮放系數，快速計算，debug模型，在模型調整好之后減小質量縮放系數，以獲得精度更高的計算結果。
展開 90°彎管中的湍流流動
算例說明
本案例介紹了90°圓管彎管的湍流流動模擬。由于流場的對稱性，只進行了一半區域的計算。
計算域：管道半徑0.5m
物質屬性：密度1kg/m3，粘度2.3256E-5kg/m-s
邊界條件：入口設置充分發展的湍流剖面
網格劃分
采用六面體網格，網格數量為15705
計算設置
本次計算為穩態湍流計算。
物質屬性
計算物質設置為空氣，設置它的密度和粘性
湍流模型
選擇RNG k-e湍流模型
邊界條件
設置入口流速，這里流速值和湍流參數有profile文件讀入
profile文件下載地址：
https://pan.baidu.com/s/1Biw_NonFbNd-cpf9vhaPVg 密碼: jvry
出口設置為出流邊界條件
計算結果
計算域速度場云圖
計算值與實驗值對比
沿彎管75°位置處速度值對比圖表
參考文獻
M.M. Enayet, M.M. Gibson, A.M.K.P. Taylor, M. Yianneskis, “Laser-Doppler
Measurements of Laminar and Turbulent Flow in a Pipe Bend”. Znt. J. Heat &
Fluid Flow, Vol 3. pp. 213-219, 1982
展開 彎管流固耦合分析
熱流固耦合場穩態分析實例（Fluent+Static Structural）；
網格工具Ansys Meshing，模擬平臺Workbench；
問題描述：
01 組合分析模塊
02 導入幾何模型
03 生成流體區域
04 定義對稱面
05 命名面
06 劃分流體網格（抑制彎管）
07 定義物理模型
08 定義材料
09 定義流域材料類型
10 定義邊界條件
11 求解設置
12 初始化
13 監控
14 求解
15 后處理
16 進入結構分析模塊，劃分網格
17 導入流體壓強
18 約束進出口
19 求解位移和等效應力
20 彎管流固耦合是不是很簡單，如需知道細節，請加微信 leslie_wj
手把手教學
wanguan.7z
展開 
基于WORKBENCH/lsdyna的彎管過程分析（原創，如轉載，請注明出處）
分析類型：基于WORKBENCH/lsdyna的彎管過程分析
分析平臺：WORKBENCH/lsdyna
技術難點：顯式動力學分析 彎管過程分析
完成人：技術鄰ANSYS專家
業務咨詢網址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
技術背景：圓管折彎的力學性能
工程意義：桿件折彎
研究對象：圓管
代做業務：顯式動力學分析
技術應用： 桿件折彎，回彈模量計算等
可能邊界不太合適，計算結果也值得商榷，歡迎指正！！！
UG丨吸塵器彎管模具設計，你看懂了嗎？
今天來分享一個吸塵器彎管產品的模具設計
產品分析
吸塵器彎管是吸塵器產品中經常遇到的，這類產品一般是采用油缸抽芯或者是圓弧抽芯，是汽車吸塵器模具中的典型代表。
模具設計
產品共有3處倒扣，倒扣1與倒扣2都采用油缸抽芯結構，倒扣3采用斜導柱+彈簧抽芯。
本模具澆注系統采用唧嘴，冷流道轉側進膠，1出2。
產品共有3處倒扣
倒扣1與倒扣2都采用油缸抽芯結構；
倒扣3采用斜導柱+彈簧抽芯；
倒扣1采用了行位內走行位結構，采用燕尾槽導向進行內縮脫扣。
2012阿毅沖壓仿真系列講座-DynaForm5.8.1培訓教程-04彎管模擬簡介
這個模塊在5.8中做了很大的增強，基本都是自動化的了，輸入基本的條件后，點創建即可進行模擬
在上面的紅色區域（白色是垂直于平面的角度，為0時，為平面內彎管）輸入相應的數值，軟件會自動建立模型；(如果工藝比較復雜，也可以用導入的方式，進行工藝的設置)
圖中的S代表彎曲后的預留直壁段，R代表彎曲半徑，B代表彎曲的角度；
工藝設置完畢后，設置管材的基本信息：設置完成后，點創建，即可創建管材
軟件即可自動創建管材；
創建工具：
點擊創建后，DynaForm自動創建工具，如果實際彎管不需要這么多模具，可以適當的刪減；
點確定后，自動進入設置界面：定義材料，工具使用默認值，修正控制參數，提交進行分析；
這個功能比起以前手動處理模擬相比，要簡單了很多，更智能化了，值得稱贊，但是要想更好的使用，需要對內置的模具進行詳細的了解，否則就會感覺很難下手；
展開 【詳細FLUENT實例講座】90°彎管沖蝕計算
1引言
本例的目的在于利用FLUENT侵蝕模型研究3D彎管受粒子沖擊造成的侵蝕現象。侵蝕現象在工程應用中是一種比較普遍的現象。
本例主要展現以下幾點內容：
（1）使用侵蝕模型分析3D彎管的侵蝕
（2）如何使用離散相模型
（3）使用合適的求解設置建立并求解模型
（4）結果數據的后處理。
2前置要求
本例假定讀者已熟悉FLUENT的操作界面，并且已了解FLUENT求解設置的一般過程。一些基本的操作步驟不會描述得過于詳細。同時，要求讀者對于FLUENT中的離散相模型有一定的了解。
3問題描述
本例的計算幾何如圖1-1所示。計算幾何由兩個90°彎管組成。
圖1-1幾何模型
水從inlet入口以法線方向10m/s速度流入計算域，outlet出口被假定為outflow邊界。流場求解采用湍流模型，等溫及穩態求解條件。
粒子密度1500kg/m3，以速度10m/s從inlet入口進入流體域，粒子直徑200微米，質量流量1kg/m3。
壁面邊界的法向和切向反射率定義為粒子沖擊角的多項式函數，在沖蝕模型中，沖擊角函數被定義用于描述管道壁面的延性損傷。
本例中，粒徑函數定義為常數值1.8e-9，速度指數函數設置為常數2.6，這些值與公開文獻保持一致。
4設置與求解
Step 1：模型準備
1、以3D版本打開FLUENT軟件。如圖1-2所示。
2、在FLUENT軟件中利用菜單【File】>【Read】>【Mesh】，選擇并導入計算網格3d-elbow.msh文件。
圖1-2啟動FLUENT
Step 2：General面板設置
1、點擊操作樹節點General
2、在右側操作面板中點擊Scale…按鈕，進行模型尺寸確認。
3、點擊check…按鈕，檢查網格質量。
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