38、金属与建筑材料的成型模拟分析

金属与建筑材料的成型模拟分析

1. 铝AA6061在电磁成型中的分析

在电磁成型过程中，铝管的变形受到多种因素的影响。在最初的50微秒内，铝管的惯性会阻碍变形，之后则有助于工件的变形。

1.1 模拟方法

模拟使用一个七匝螺旋铜线圈，尺寸为8×5毫米，长度为47毫米，并在铜线圈前放置一个长度为100毫米、外径为55毫米的铝管。具体操作步骤如下：
1. 按照规格完成绘图。
2. 添加材料：为线圈添加铜，为铝管添加铝，并为管和线圈周围添加空气。
3. 添加物理场：添加用于电磁成型过程分析的物理场，包括磁场和固体力学。
4. 应用边界条件。
5. 选择研究类型：选择时间相关的研究类型。
6. 网格划分：对模型进行网格划分。网格大小很重要，在电磁成型中，网格尺寸为0.1到1毫米，因为管和线圈之间的间隙在1到2.5毫米之间，若网格太粗糙结果会近似，太精细则耗时。

线圈中心的磁场更集中，随着远离线圈中心，磁场减小，磁压力也随之减小，从而导致纵向变形减小。

1.2 结果与讨论

基于相关公式计算工件变形所需的最小压力，然后使用开发的二维耦合模拟模型评估位移曲线。随着能量增加，应变率增加，机械性能得到改善。充电能量增加时，电磁成型过程中会发生更多变形。实验结果表明，最大横向变形可达36.2%。

压力作用在管上的计算有分析方法和顺序耦合方法。在顺序耦合中，会考虑电感、电阻和位移的变化。电感和电阻取决于管和线圈之间的间隙。在压力的第一个峰值时，分析方法和顺序耦合方法的结果近似，因为此时管的变形非常小，电感和电阻相同；在第二个峰值时，管的变形较大，电感和电阻改