刘 升，李浩进，王伯文

（1.武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室，湖北武汉，430081；2.山西太钢不锈钢钢管有限公司，山西太原，030003）

ITER计划导体套管是一种形状为外方内圆的特殊管材，对其表面质量和尺寸精度要求很高。国外所研究的短芯棒拉拔模型[1]，是通过在芯棒出口端增加一定径带区域，并设置一个微小的台阶来抑制管材内径的弹性恢复，使内径尺寸精度达到规定的要求。目前国内通过有限元软件对材料大变形过程进行数值模拟分析[2－3]，并取得了很好的应用效果。为此，本文运用非线性有限元软件ABAQUS对ITER计划外方内圆导体套管成形工艺进行模拟仿真，得到稳定拉拔阶段的等效塑性应变、轴向和径向应力以及接触压力的分布规律，并分析了拉拔力和拉拔成形过程中能量的分布。

1 弹塑性有限元基本理论

1.1 有限元计算基本原理

拉拔套管的塑性成形问题是一个非常复杂的大弹塑性变形过程，由于其高度非线性难以收敛，故采用引入收敛因子的修正Newton－Raphson法。在有限元软件ABAQUS中运用增量加载法的修正Newton－Raphson算法进行非线性问题求解[4]，其迭代公式为

式中：Δu为位移增量为第n次迭代的切线刚度，N／m；φ为质点位移，m；R′为增量载荷，N；P为外力载荷，N；λn为收敛因子，λn＞0。

1.2 本构模型的定义

由于套管拉拔工艺中变形是多重非线性耦合问题，因此对材料建立适合于金属大变形的Canchy－Truesdell型本构模型[5－6]，其表达式为

式中：cijkl为材料的模张量；E为弹性模量，MPa；v为泊松比；H为加工硬化速率，m／s；……