弯管原理的详尽分析

作者:弯管机(澳门星际) 时间:2017-12-07 文章来源:www.xiaodujiubei.com
摘要:基于绕弯式 弯管 工艺的管材,其在弯矩 M 作用下弯曲时,如图 6a,管子在弯曲变形区的外侧材料因受到拉伸而变长,内侧材料因受到压缩而变短。由于切向应力 和应变 沿着管材截面的...
基于绕弯式弯管工艺的管材,其在弯矩 M 作用下弯曲时,如图 6a,管子在弯曲变形区的外侧材料因受到拉伸而变长,内侧材料因受到压缩而变短。由于切向应力σ 和应变ξ 沿着管材截面的分布是连续的,因此当弯曲的过程结束时,在管子拉伸区和压缩区的交界处,一定存在着某一纤维层,它的展开长度等于管坯的原始长度,此时,该层纤维的应变ξ  = 0,称为应变中性层,应变中性层在截面中的位置用曲率半径ρ 表示。切向应力沿截面的分布,由弯曲外侧的拉应力转变为内侧的压应力,其截面也存在着一层纤维,此时,该纤维层上的应力σ  = 0,称为应力中性层,应力中性层在截面中的位置用曲率半径ρ  表示。
弯管原理的详尽分析

管材的弯曲过程是一个曲率发生变化的过程,在变形的开始阶段,变形为弹性变形,符合线弹性变形规则,管子截面型心处于中性层上。随着管子变形程度的增加,管子曲率半径逐渐降低,同时管子变形的中性层偏离管子型心,当变形满足管子材料的屈服条件之后,进入弹塑性变形阶段,横截面型心与中性层的差别也越来越大。在曲率半径较大的时候,为简化计算,可忽略管子的中性层与型心所处的位置的偏差,使用截面中心层处的曲率半径代替中性层的曲率半径。当弯曲变形使得二者之间的差异较大时,为降低操作难度,同样也使用以上的简化方法计算管子的展开长度,而在实际生产中的备料阶段,要通过试弯确定这种简化带来的偏差,并在生产中加以考虑。当管子在纯弯曲状态时(只承受弯矩 M),材料的纤维层没有相对的错动,分别位于弯曲外侧拉伸区、内侧压缩区的 A 点、B 点,它们的应力应变状态分别如图 6b所示。
弯管原理的详尽分析
当弯曲变形程度较小时,仅沿切向产生较大的应力σ  ,在管壁厚度、圆周方向产生的应力σ 、σ 都很小,所以在进行理论分析时可以忽略不计,应力中性层可认为与应变中性层重合,并通过截面中心。随着管子弯曲变形逐渐增大,塑性变形由管子截面的外侧和内侧开始逐渐向中间发展,各个方向的应力状态逐渐明显起来。管材在弯曲变形时,主要是依靠中性层内、外材料纤维的缩短与伸长,故切向应变ξ  为绝对值最大的主应变。按照塑性变形体积恒定的前提,另两个方向上必定会产生与ξ ? 相反的应变。如假设管子外径在弯曲过程中不变(即周向应变ξ  =0),则可将视为平面应变状态,即|ξ | = |ξ |。而在弯矩 M 的作用下,由于弯管内、外侧管壁切向应力在法向的合力作用,使管子的横截面在弯曲时产生畸变,即直径沿纵向减小、沿横向增大,而成为近似椭圆形,如图 7 所示。弯曲程度越大,截面椭圆度亦越大。因此,管材弯曲时以中性层为分界线,中性层外侧受拉伸应力,管壁有减薄趋势;中性层内侧受压缩应力,管壁有增厚趋势。位于弯管最外侧和最内侧的材料由于受到的切向应力的绝对值最大,所以该位置壁厚管壁易产生裂纹,而内侧弯管加工是一个对管材的弹性变形行弯管加工的过程,可将弯管段分解成AB、CD 为直线段,其变形段。理论上,弯管的弯矩在向的变化可以归纳为一曲线形状。性范围内,弯矩将保持不变弯曲后的回弹影响到弯管成形的精度。采用理论分析与实验数据相结合的方法,可以得到工程加工范围内弯管回弹与伸长规律管子进行实验验证,也可以证明,工程上在一定的角度范围内,较好的线性关系 。除角度回弹外,管材的弯管过程还存在弯长度变化的前提下,其弯曲半径的回弹与角度回弹有着一定的几何关系,如图Fig.上海交通大学工程硕士学位论文11绝对值最大,所以该位置壁厚的变化也最大。
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当弯曲变形过大时,外侧内侧管壁易出现皱褶。弯管加工是一个对管材的弹性变形和塑性变形的过程,实际生产中采用弯管机(澳门星际)进行弯管加工的过程,可将弯管段分解成 3 段:AB、BC、CD 段,变形尚处于弹性阶段,而 BC 段为弯管段,其变形处于塑性弯矩在 B 点和 C 点处是连续的,因此提出,弯矩沿管子长度方向的变化可以归纳为一曲线形状。即在弹性弯曲范围内,弯矩与弯角成正比,而在塑性范围内,弯矩将保持不变 。图 8 弯管的角度回弹Fig. 8 Spring Back of Bending Tube (Angle)弯曲后的回弹影响到弯管成形的精度。采用理论分析与实验数据相结合的方法,内弯管回弹与伸长规律 [22] 。通过智能弯管回弹伸管子进行实验验证,也可以证明,工程上在一定的角度范围内,成形角与回弹量具有除角度回弹外,管材的弯管过程还存在弯曲半径回弹。在忽略弯管角度回弹前后长度变化的前提下,其弯曲半径的回弹与角度回弹有着一定的几何关系,如图图 9 弯管的半径回弹Fig. 9 Spring Back of Bending Tube (Radius)第一章 绪论的变化也最大。当弯曲变形过大时,外侧塑性变形的过程,实际生产中采用弯管机(澳门星际)进,如图 8 所示。其中段,其变形处于塑性阶是连续的,因此提出,弯矩沿管子长度方即在弹性弯曲范围内,弯矩与弯角成正比,而在塑弯曲后的回弹影响到弯管成形的精度。采用理论分析与实验数据相结合的方法,。通过智能弯管回弹伸长测量仪对成形角与回弹量具有曲半径回弹。在忽略弯管角度回弹前后长度变化的前提下,其弯曲半径的回弹与角度回弹有着一定的几何关系,如图 9 所示。
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