钱 峰，潘笑誉，何亚伟，叶小奔

（大连理工大学机械工程学院，辽宁 大连 116024）

1 引言

船舶在构建生产过程中，其管道配件的生产在占有极其重要的地位。弯管机作为造船行业的重要加工设备[1]，用于管件的弯曲成型。管件弯曲成型是一种将管件弯曲成具有一定曲角、弯曲半径及空间形状等的塑性成型工序[2]。

管件在弯曲成型过程中存在外侧减薄甚至破裂，内侧增厚甚至起皱，横截面畸变以及前卡卸载后管件的回弹与延伸等各种成型缺陷[3-4]。上述弯管缺陷的产生将直接影响产品的成型精度及使用性能等，因此对管件弯曲成型进行研究是生产的迫切需要。目前针对管件弯曲成型的研究主要采用理论分析、数值模拟及实验研究三个方面[4]，考虑到管件弯曲成型是一个复杂的非线性非稳态的塑性变形过程，其影响因素众多，因此若基于实验对影响弯管成型质量的因素进行研究将势必增大研究工作量及成本等。近年来随着计算机技术及有限元模拟软件的快速发展，结合有限元软件对管件弯曲成型过程进行数值模拟是一种降低工作量及成本等行之有效的研究方法。在此基础上，通过对有限元模型的实验验证，可以有效地为实际的生产提供理论依据。

2 管件弯曲成型的有限元模型

随着计算机的发展，有限元法被广泛的应用到复杂塑性变形问题的研究中[5]。利用有限元法可在计算机上仿真模拟管件从坯料到成品的塑性加工过程，不仅可获取应力应变场、变形所需载荷，还可给出成型过程中管件几何形状、尺寸等变化情况，进而预测产品质量缺陷的产生等[6]。……