管材液壓脹形成形極限圖構(gòu)建方法的研究.pdf

1、管材液壓脹形成形極限圖是一種定量評價管材液壓脹形成形性能的方法,能反映管材液壓脹形過程中脹形區(qū)達(dá)到破裂時的極限應(yīng)變狀態(tài)值。管材液壓脹形成形極限圖受應(yīng)變路徑等因素的影響而使得幾何形狀不穩(wěn)定。因此,如何構(gòu)建管材液壓脹形成形極限圖,并分析不同應(yīng)變路徑下的管材液壓脹形成形極限圖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),揭示應(yīng)變路徑對其影響規(guī)律是需要研究的問題。
　　本課題通過理論分析、管材液壓脹形極限破裂試驗及數(shù)值仿真分析三者相結(jié)合的方法研究了管材液壓脹形過程中脹形區(qū)

2、單元體的變形行為,脹形區(qū)中截面潛在破裂節(jié)點(diǎn)與其相鄰節(jié)點(diǎn)的等效應(yīng)變速率變化情況,應(yīng)變路徑對管材液壓脹形成形極限圖的影響規(guī)律。具體研究內(nèi)容為:(1)分析了管材液壓脹形變形條件及脹形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變情況,通過理論計算出了管材液壓脹形的極限載荷值。(2)建立了管材液壓脹形系統(tǒng)的有限元模型,驗證了有限元模型對中截面形狀尺寸的計算精度和模擬失效的準(zhǔn)確性。(3)提出了一種基于應(yīng)變速率變化準(zhǔn)則來構(gòu)建管材液壓脹形成形極限圖的方法,并通過試驗研究進(jìn)行了驗證,構(gòu)

3、建了管材液壓脹形成形極限圖。(4)揭示了應(yīng)變路徑的改變對管材液壓脹形成形極限圖的影響規(guī)律,論證了管材液壓脹形成形極限圖會隨著應(yīng)變路徑的改變而具有不同的幾何形狀,會產(chǎn)生漂移現(xiàn)象。
　　研究結(jié)果表明:(1)在同時受到軸向推力和內(nèi)壓力時,管材液壓脹形通過改變軸向推力與內(nèi)壓力之間的匹配關(guān)系,可以得到不同的極限載荷的特性曲線。利用管材液壓脹形過程中內(nèi)壓力與瞬時管材最大半徑之間的關(guān)系,管材液壓脹形過程中內(nèi)壓力與管材變形程度的關(guān)系作為評價指標(biāo),

4、對管材液壓脹形的成形性能做了定量的評價。(2)從管材脹形區(qū)中截面模擬結(jié)果與試驗結(jié)果對比、管材達(dá)到破裂失效時的極限應(yīng)變狀態(tài)值對比和脹形區(qū)中截面節(jié)點(diǎn)的應(yīng)變路徑對比三方面,論證了有限元模型對中截面形狀尺寸的計算精度和模擬失效的準(zhǔn)確性。(3)通過數(shù)值仿真結(jié)果和試驗研究結(jié)果一致證明,當(dāng)管材液壓脹形區(qū)中截面某節(jié)點(diǎn)與其相鄰節(jié)點(diǎn)的應(yīng)變速率值相差100倍左右時,管材就會發(fā)生破裂。通過提取臨界應(yīng)變速率下對應(yīng)時刻的極限應(yīng)變狀態(tài)值并描繪到以管材軸向應(yīng)變和環(huán)向應(yīng)

5、變?yōu)闄M縱坐標(biāo)的坐標(biāo)系中,構(gòu)建了管材液壓脹形成形極限圖。(4)揭示了應(yīng)變路徑的影響規(guī)律:管材液壓脹形成形極限圖會隨著應(yīng)變路徑的改變而具有不同的幾何形狀,會產(chǎn)生漂移現(xiàn)象。如果分段應(yīng)變路徑中的初始應(yīng)變路徑為單向拉伸,則管材液壓脹形成形極限圖向左上方移動,如果分段應(yīng)變路徑中的初始應(yīng)變路徑為等雙向拉伸,則管材液壓脹形成形極限圖向右下方移動。
　　本課題研究成果提供了一種構(gòu)建管材液壓脹形成形極限圖的方法,揭示了應(yīng)變路徑的改變對管材液壓脹形成形