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22MnB5矩形管弯曲成形极限研究

尹承禹  
【摘要】:22Mn B5是一种高强钢材料,由22Mn B5加工的矩形管应用于客车车身骨架中,可以在保证汽车安全强度的同时显著减轻其重量,达到节能减排的目的。随着矩形管弯曲半径逐渐减小,管材容易产生内壁增厚起皱,外壁减薄破裂,横截面畸变等缺陷。因此掌握22Mn B5矩形管的弯曲成形规律,获得矩形管弯曲成形极限对指导矩形弯管零件的设计和加工都有非常重要的意义。基于塑性力学的基本理论,分析了矩形管弯曲时的应力应变分布。考虑到矩形管绕弯过程中受到的切向拉力作用,推导了矩形管弯曲时的应力应变关系式和应变中性层位置。研究了弯曲时切向拉力对弯管应变中性层和应变的影响规律。提出了22Mn B5矩形管弯曲成形极限的评价标准和预测方法。进行材料拉伸试验,获得了管材上22Mn B5材料的本构关系及22Mn B5不同热处理状态、厚度的成形极限平面应变点,确定了矩形管弯曲成形极限的影响因素。利用ABAQUS有限元仿真软件的Explicit算法,建立了矩形管绕弯的仿真模型。对不同弯曲参数的矩形管绕弯过程进行了有限元仿真计算。分析了22Mn B5矩形管绕弯成形规律,获得了矩形管切向应变和应变中性层与弯曲参数的关系,结合理论解析建立的管材弯曲成形极限预测方法,获得了不同材料热处理状态、几何参数和摩擦力影响下的22Mn B5矩形管弯曲成形极限及不同参数对矩形管弯曲成形极限的影响规律。通过试验数据、数值模拟、理论解析结果的比较分析,验证了数值模拟模型,理论解析和数值模拟获得的管材弯曲规律及管材弯曲成形极限模拟结果的正确性。


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