基于有限元分析的幾形波紋管液壓成形研究及波紋管輕量化設(shè)計(jì).pdf

1、與U形波紋管相比，Ω形波紋管由于其承壓能力高，應(yīng)力分布均勻等優(yōu)點(diǎn)廣泛地應(yīng)用在工程實(shí)際中。波紋管制造工藝及優(yōu)化設(shè)計(jì)也受到了越來(lái)越多的重視，如何控制工藝參數(shù)以獲得高質(zhì)量的波形參數(shù)以及降低重量成為了研究重點(diǎn)。本論文基于有限元分析，對(duì)Ω形波紋管液壓成形過(guò)程進(jìn)行模擬，并就無(wú)加強(qiáng)U形波紋管及帶加強(qiáng)環(huán)Ω形波紋管的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。主要內(nèi)容有:
　　(1)對(duì)某兩層四波Ω形波紋管的液壓成形過(guò)程進(jìn)行有限元數(shù)值模擬，考察了成形前后應(yīng)力場(chǎng)分布和波紋管結(jié)構(gòu)

2、參數(shù)變化，并將有限元分析結(jié)果與實(shí)際成形結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明:數(shù)值模擬所得成形壁厚、鼓波高度等參數(shù)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差均小于4％，說(shuō)明液壓成形有限元仿真的有效性。
　　(2)就波紋管液壓成形圓度，應(yīng)用單因素法及正交實(shí)驗(yàn)方差分析法分析了幾何因素及操作因素的影響，發(fā)現(xiàn)對(duì)波紋管液壓成形圓度影響顯著的因素有壁厚與小圓弧半徑比值t/r0、大圓弧半徑與管坯中徑比值r/D及成形壓力系數(shù)γ2。以表征圓度的系數(shù)a/2h作為目標(biāo)參量，得到了不同r/D條件下

3、，a/2h隨t/r0及γ2變化曲線圖，并分析不同r/D條件下，t/r0與γ2取值范圍，為保證波紋管液壓成形質(zhì)量而選取合適參數(shù)提供了參考。
　　(3)就Ω形波紋管液壓成形壁厚減薄率，進(jìn)行了單因素實(shí)驗(yàn)及正交實(shí)驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)最顯著的因素為大圓弧半徑與管坯中徑比值r/D，鼓波壓力系數(shù)γ1及成形壓力系數(shù)γ2影響次之。擬合85組有限元分析結(jié)果，得到壁厚減薄率與r/D、γ1及γ2的數(shù)值關(guān)系式，數(shù)值驗(yàn)算結(jié)果表明該公式精度較高，能夠達(dá)到工程應(yīng)用要求。