冷凝器折弯工艺有限元仿真模拟

空调冷凝器一般是直的，但也有弯的。直有直的方便，弯有弯的好处。弯曲冷凝器的优势在于：在不增加外形尺寸的情况下，尽量增大换热面积，提高空间利用率。

弯的冷凝器是怎样制造出来的呢？——他是被掰弯的。本文介绍冷凝器的折弯过程的CAE分析方法。

冷凝器有限元模型

冷凝器一般由多排管子和翅片组成，结构具有周期重复性，且左右对称。因此，可以采用周期性边界条件和对称边界条件进行简化。（关于周期性重复结构的简化分析方法，详见：“花键强度及旋锻工艺仿真”）

网格模型如图，采用SHELL单元，分别赋予材料和厚度。折弯过程，冷凝器将发生永久塑性变形，材料应力应变曲线可参考：“材料的力学性能（3）应变硬化”。翅片与管子焊接处，直接合并节点。

折弯模具（芯棒和平板）采用刚性面，只需要画出与工件接触的部分，提高仿真效率。

在Simcenter中，给2D网格赋予厚度之后，可以绘制厚度图，方便快速检查每个零件的厚度设置是否正确。

冷凝器折弯仿真条件

采用非线性静态分析方法；如果考虑惯性力，可以采用非线性隐式动态分析。

约束条件：对称面上采用对称约束，两侧周期重复性边界上设置耦合自由度。

接触设置：刚性模具面和管子之间建立接触，摩擦系数0.1。

加载过程：芯棒固定，平板绕着芯棒的轴线旋转45°（由于采用的是半个模型，整个模型的折弯角度是90°）。

卸载过程：平板水平移出，冷凝器自由回弹。

备注：加载和卸载过程，可以在一次仿真求解中按顺序完成；也可以先求解加载过程，然后采用重启动（Restart）分析对卸载过程进行求解。

冷凝器折弯仿真结果

冷凝器折弯过程和回弹过程动画（对称显示）:

折弯过程中，零件发生了塑性变形。检查等效塑性应变，本例中最大塑性应变0.0734，如果没有超过材料允许的最大塑性应变，就是可以接受的。

模具的折弯力矩曲线如下图。注意：这是单排的折弯力矩，如果冷凝器有N排这样的结构，需要将力矩结果乘以N。

检查零件厚度。初始厚度0.5mm，折弯后，受到挤压的部位变厚，受到拉伸的部位变薄。