基于对金属管材塑性成型的特点和有限元方法的认识和理解，结合ABAQUS 有限元模拟仿真软件的功能特点来建立弯头反推的有限元模型，采用的网格类型、边界条件、加载路径等参数也将根据以上条件来选取。

1、几何模型的导入

    Part 模块是ABAQUS/CAE 供给的建模器材，可以在此模块中直接创立若干模型，部件模型可以是三维实体模型、二维平面模型、以及轴对称模型，类型包括可变形体、离散性刚体与解析性刚体，几何状态有任意的三维实体、二维或三维的壳体、线框体和坐标点，同时也接纳专业的CAD 软件建模，选择ABAQUS 所接受的文件格式导入ABAQUS 中。

    本文采用的即是在三维建模软件 UG 中创建模型，然后以igs 格式导入ABAQUS中建立仿真模型的方法。基于该模型具有几何对称性，同时为了减少计算成本，选择模型的二分之一来进行有限元的模拟仿真分析。

    在 ABAQUS 中模具、芯棒和推顶装置视为离散刚体，并建立为壳体，如图2-4所示为所建立的弯头反推的有限元模型。

2、材料属性

    对于 Φ219、Φ508 这两种规格的弯头，使用的材料均为S316，表2-3 所示即为从文献中所查出的S316 材料属性参数。为了能够得到更为准确的材料参数，从目前生产所用S316 管中取得试样，对材料在电子万能高温试验机上对试样进行了拉伸试验，如图2-5 所示，即为做拉伸试验的现场图，如图2-6 所示为所取试样的应力应变曲线。

 3、单元类型选择

    ABAQUS 有非常丰富的单元库，单元种类达到433 种，在ABAQUS/Explicit 的单元库中包括二维和三维的线性减缩积分单元以及修正的二次Tri 和Tet 单元，并没有二次完全积分的连续体单元。线性减缩积分单元存在“沙漏”问题，在模型中划分的单元越多，这种刚度对沙漏模式的限制越有效，同时可以选择设置沙漏控制参数为Enhanced、Relax Stiffness、Stiffness、Viscous 或Combined。本文在模拟弯头反推过程中对于模具、芯棒和推顶装置使用了离散刚体单元类型R3D4（4 节点三维双线性刚性四边形单元），又综合弯头模型的结构不规则性和变形的复杂性，本文采用的单元类型为C3D4（4 节点线形四面体单元）。

 4、边界条件的定义

    (1)对称面的确定。弯头反推的成形原理较为复杂，是较为复杂的大变形成形，也是关于X-Y 面的对称结构。为了计算过程的方便简洁以及后处理的方便，本文基于关于X-Y 面的对称结构建立了仿真模型。

    (2)摩擦条件的确定。在模拟弯头反推过程中管坯与模具之间间隙值、管坯与芯棒之间间隙值以及在变形过程中摩擦力的大小对弯头的成形质量都有非常大的影响，同时对于摩擦问题的处理是否妥当对模拟结果的真实性影响也非常大。在ABAQUS 中经常使用以下几种摩擦模型：库伦摩擦、罚函数摩擦、动力学摩擦和Lagrange 摩擦等模型。

      本文中选择应用的摩擦模型为库伦摩擦模型，弯头与模具之间满足库伦摩擦条件，摩擦系数根据不同需求来设置，将法向方向设置为硬接触。

     (3)加载方式的确定。在弯头反推过程中，模具与芯棒固定，以推顶装置推动弯头转动为加载方式，当弯头转过90°时停止运动。

 5、求解器模块选择

    ABAQUS/Explicit 求解器模块采用的是显示动力学的有限元格式，适用于分析求解准静态问题和各种较为复杂的非线性的动力学问题，特别是对瞬时、短暂的动态事件的模拟，如冲击、爆炸等诸如此类的问题。基于ABAQUS/Explicit 求解器的特点同时考虑到弯头反推是一个复杂的准静态问题以及考虑到计算速度的问题，在弯头反推模拟过程中本文选用了ABAQUS/Explicit 求解器。