如图5-50（a）所示为不锈钢管固定芯头拉拔过程中管材的轴向应力分布云图。测量管材上距离内壁不同位置上的点，得到轴向应力随时间变化的曲线如图5-50（b）所示。在固定芯头拉拔过程当中，由于内芯头的存在，不锈钢管的内表面也受到挤压。管材刚进入拉拔模具外模压缩区前，同无芯头拉拔时类似，管材由于受到前方收缩的金属的作用，管材发生向内的弯曲，使得管材的外表面产生轴向拉应力，而内表面产生轴向压应力。管材刚开始与外模压缩区接触时，其内表面尚没有与内芯头接触，应力分布与无芯头拉拔时的情况类似。而管材内表面开始与内芯头发生接触后，由于管材内外表面同时受到了压力与摩擦力的作用，与无芯头拉拔管材相比，固定芯头拉拔的管材应力分布更为均匀，管材的轴向应力处于拉应力状态下。如果管材的轴向应力过大，管材表面容易产生横向的裂纹，影响产品的质量，严重时甚至会造成管材的断裂，不仅浪费金属材料，而且极大地降低了管材生产的效率。
图5-50 不锈钢管固定芯头拉拔过程中管材上的轴向应力
（a）轴向应力云图；（b）不同位置上的轴向应力随时间变化的趋势
如图5-51（a）所示为不锈钢管固定芯头拉拔过程当中的径向应力云图。测量管材上距离内表面不同位置上的点，即可得到径向应力随时间变化的曲线，如图5-51（b）所示。由于受到模具外模及固定芯头同时的挤压，固定芯头拉拔时，管材的径向应力分布比较均匀，从外表面到内表面的径向应力值基本一致。当管材离开定径区后，径向应力值降为零。
图5-51 不锈钢管固定芯头拉拔过程中管材上的径向应力
（a）径向应力云图；（b）不同位置上的径向应力随时间变化的趋势
如图5-52（a）所示为不锈钢管固定芯头拉拔过程中的管材的环向应力云图。测量管材上距离内表面不同距离的点，即可得到环向应力随时间变化的曲线，如图5-52（b）所示。在管材与模具压缩区接触之后，由于受到拉拔模具外模和固定芯头的挤压，管材处于压应力的状态。进入定径区之后，管材在金属弹性回复的作用下，环向应力的状态逐渐由压应力转化为拉应力。当管材到达定径区末端时，应力值达到最大，在此过程中，管材的环向应力沿径向的变化不大。如果定径区管材外表面的环向应力过大，管材外表面容易产生纵向的裂纹，影响产品的质量。(www.xing528.com)
图5-52 不锈钢管固定芯头拉拔过程中管材上的环向应力
（a）环向应力云图；（b）不同位置上的环向应力随时间变化的趋势
如图5-53所示的金刚石薄膜涂层固定芯头拉管模具在不锈钢管固定芯头拉拔过程当中所产生的von-Mise等效应力分布云图。从图中可以观察到拉拔模具外模和固定芯头均在压缩区的末端出现了应力集中的现象。如果模具上的应力值过大，会引起金刚石薄膜涂层剥落，导致金刚石薄膜涂层拉拔模具失效，缩短工作寿命。
图5-53 不锈钢管固定芯头拉拔过程中模具上的von-Mises等效应力
采用前文所述的模具优化设计方法同样可以完成固定芯头拉拔用拉管模具的几何参数优化，优化结果、预测值及有限元仿真结果如表5-25所示。
表5-25 固定芯头拉拔优化参数及其有限元模拟结果
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