PP管材弯曲过程中的变形分析

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随着现代科学技术的飞速发展，对金属管材弯曲成形的研究受到国际塑性成形领域的特别关注。近年来，管材弯曲生产急需精确塑性成形和数字化制造技术的强有力支持，但如果对管材弯曲过程中所产生诸多成形缺陷的规律性不能进一步深刻认识，就无法提出相应的解决措施，那么生产现场中仍将持续经验性手工操作、按样件试弯、数控弯管机闲置等不符合先进成形技术发展的工艺现状。因此，国内、外金属塑性成形工作者纷纷从各种角度开展了关于管材弯曲变形机理，以及伴随弯曲过程所产生回弹、管壁变形、弯管横断面畸变等成形缺陷的研究和有限元计算分析，使管材弯曲成形理论和试验研究取得了一定进展。管材本身具有薄壁、中空的形状特征，管材在弯曲变形过程中受多重因素影响所表现出的特殊性和复杂性，给弯曲变形解析和弯曲成形极限的研究带来了很大困难。为了推动管材弯曲成形向更高新技术方向发展，加快管材弯曲成形向科学化方向迈进的步伐，作者展开了大量基础性试验和理论研究，并作了相应的归纳和总结。在此重点讨论管材弯曲过程中由于外侧拉裂、失稳等现象对成形极限的影响，并推导出相应的最小弯曲半径计算公式，PP管材弯曲成形工艺的发展提供试验研究和理论研究参考。
    管材弯曲是一个包括大位移、大应变的变形过程，其中与刚性运动有关的位移很大，与变形有关的位移相对很小，但是管材几何构形的变化将对应力应变关系产生影响，因此变形分析中采用真实应力和真实应变，并且忽略弯管横断面形状的微小变化，假设垂直于圆管中心线的断面弯曲后仍为平面。试验和分析都证明，弯曲外侧管壁沿弯曲线伸长，壁厚变薄，内侧材料纤维缩短，壁厚增厚。但是，由于弯曲外侧管壁只受材料自身连续性约束，而内侧管壁除受自身约束外，还受到弯模工作表面的刚性约束，因此产生了弯曲外侧内、外表面和弯曲内侧内、外表面材料在弯曲径向与切向变形的差异，给PP管材弯曲应力应变关系的建立造成困难，通常采用近似或数值分析方法进行计算。。为了简化，将PP管材弯曲近似为简单加载，即认为应力主轴与应变增量主轴重合，真实应力一应变服从幂指数关系。同样的由于PE管的弯曲度较好，更多的非开挖工程应用较多。