管件電磁成形變形分析及放電能量預(yù)測.pdf

1、在管件電磁成形過程中，成形系統(tǒng)電參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)實時相互作用，使脈沖磁場力作用下的管件變形規(guī)律研究非常困難。另外，由于放電能量和工件變形量之間的關(guān)系不能用簡明的數(shù)學(xué)關(guān)系表示，在很大程度上也阻礙了電磁成形技術(shù)的廣泛應(yīng)用。本文通過數(shù)值模擬和試驗研究相結(jié)合，對管件電磁縮徑和電磁脹形的變形規(guī)律進(jìn)行了研究，分析了成形系統(tǒng)主要參數(shù)對變形的影響；并采用電磁—結(jié)構(gòu)耦合場數(shù)值模擬和最優(yōu)化設(shè)計相結(jié)合的方法，對給定變形量下管件電磁成形系統(tǒng)的放電能量進(jìn)行了反向預(yù)

2、測。
　　基于管件電磁成形的電磁—結(jié)構(gòu)耦合場的有限元數(shù)值模擬理論分析，給出了電磁場分析的數(shù)學(xué)模型、電磁場模型的對稱性及邊界條件等，介紹了結(jié)構(gòu)場彈塑性有限元基礎(chǔ)，選擇松散耦合法作為耦合場的求解方法。
　　采用多物理場有限元分析軟件ANSYS，建立了電磁—結(jié)構(gòu)場松散耦合數(shù)值模擬流程。應(yīng)用松散耦合法對管件電磁縮徑和電磁脹形的變形過程進(jìn)行了有限元數(shù)值模擬，并采用數(shù)值模擬和試驗相結(jié)合，研究了成形系統(tǒng)主要參數(shù)對管件最終變形的影響。研究結(jié)

3、果表明：管件電磁成形后，徑向變形沿軸向分布不均勻，并隨放電電壓的增加而增大；對管件電磁縮徑而言，在放電能量為常數(shù)的情況下，線圈越短，管件上與之對應(yīng)的變形區(qū)長度越小，局部徑向變形量越大。對管件電磁脹形而言，放電頻率對電磁成形過程的影響很復(fù)雜，在放電能量不變的條件下，只考慮變形效果，存在最優(yōu)頻率，本文條件下約為4kHz；在相同電壓下，管件的脹形量隨管件材料屈服強度的降低而增大。管件變形的數(shù)值模擬結(jié)果與試驗結(jié)果吻合很好，前者可以起到對后者的指