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技术讲座轨道交通装备与技术第６期２０２４年１１月

文章编号:２０９５－５２５１(２０２４)０６－００５３－０５

薄壁圆钢管折弯防皱措施原理分析

刘振军

(太原中车时代轨道工程机械有限公司ꎬ山西太原０３００２７)

摘要:对折弯成型进行理论分析ꎬ以整车制动系统常用空气管路规格为分析对象ꎬ

根据弯管模具、防皱模块和夹紧模块等结构建立有限元分析模型ꎮ通过添加球头芯

棒、修改折弯角速度等措施控制薄壁圆钢管折弯过程中内侧弯起皱ꎬ并对应力云图、

切向应力曲线进行分析ꎮ研究结果表明ꎬ添加球头芯棒、修改折弯角速度后薄壁圆钢

管折弯过程中内侧弯起皱情况得到明显缓解ꎬ壁厚相对均匀ꎮ修改折弯角速度模型

在３个模型中切向应力、应力云图分布最为均匀ꎬ可有效提高管路折弯成功率ꎮ

关键词:薄壁圆钢管ꎻ折弯ꎻ有限元分析

中图分类号:Ｕ２７０.３５文献标志码:Ａ

ＤＯＩ:１０１３７１１/ｊｃｎｋｉｃｎ３２－１８３６/ｕ２０２４.０６.０１２

陷及对应措施进行研究ꎬ提出施加轴向预紧力等措

０引言

[８]

施可有效抑制起皱变形的结论ꎮ刘贝贝等在理

薄壁圆钢管广泛应用于轨道交通行业制动系统论计算的基础上结合试验结论ꎬ对金属管材弯曲回

中ꎬ根据整车结构及管路布置ꎬ制动系统用薄壁圆钢弹进行机理分析和理论推导ꎬ证明单一变量时ꎬ弯曲

管通常需要采用折弯方式进行制备ꎮ折弯是通过外回弹角随折弯角的增大而增大ꎬ且随时间推移持续

力使其发生塑性变形的过程ꎬ符合材料力学中弯曲增大ꎮ

特性ꎬ即随载荷逐渐增加ꎬ薄壁弯管横截面远端纤维本文在有限元软件中以ϕ２８ｍｍ×１.５ｍｍ圆钢

长度逐渐变大ꎬ近端逐渐缩小ꎬ中间为中性层不会发管为对象建立薄壁圆钢管折弯有限元模型ꎬ建模采

[１]

生变化ꎮ在产品制备过程中ꎬ管路在折弯过程容用拉弯方法ꎬ即建立弯管模具、防皱模块和夹紧模块

易出现起皱、外侧壁过薄等缺陷ꎮ因此ꎬ对管路折弯等模型ꎮ最后分析薄壁圆钢管在不同折弯控制下应

过程特性进行研究成为行业内关注重点ꎮ叶凌力特性ꎬ为提高薄壁圆钢管折弯性能提供理论基础ꎮ

[２]

等推导钢管折弯过程中靠模与转模之间距离及

钢管规格数学关系ꎬ为减少钢管折弯过程中畸变提１折弯成型的理论分析

[３]

供理论依据ꎮ宋俊飞等通过对钢管折弯进行理

设Ｐ为第ｉ次折弯时的折弯力ꎬＶ为下模开口ｉ

论计算ꎬ推算实际下料长度ꎬ有效控制钢管在折型过

距离ꎬＲ为上模半径ꎬＲ为管筒外半径ꎬＲ为下模

程中因变形等原因造成尺寸过短或过长的状况ꎮ褚Ｐ０ｄ

[４]圆角半径ꎬｔ为板厚ꎮΔｉ为第ｉ次折弯时的折弯深

艺光等采用ＳｉｍｕｆａｃｔＦｏｒｍｉｎｇ建立不锈钢薄壁圆

度ꎮ板料与下模的接触点分别为Ｑ、Ｑꎬ在Ｑ点ꎬ

管折弯成型的有限元模型ꎬ仿真计算其成型过程并