突變壁厚錐形件強(qiáng)力旋壓成形有限元模擬與試驗(yàn)研究.pdf

1、高強(qiáng)度、高精度的突變壁厚錐形件強(qiáng)力旋壓是適應(yīng)航空、航天和兵器工業(yè)的發(fā)展需要而出現(xiàn)的一種新工藝。了解和掌握突變壁厚錐形件強(qiáng)力旋壓成形機(jī)理及規(guī)律是研究和發(fā)展該技術(shù)迫切需要解決的關(guān)鍵問題。本文以彈塑性力學(xué)為基礎(chǔ)，將試驗(yàn)研究和有限元模擬技術(shù)相結(jié)合，研究了突變壁厚錐形件強(qiáng)力旋壓的變形機(jī)理和規(guī)律。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下： 基于彈塑性顯式有限元平臺(tái)ABAUQS/Explicit，建立了既符合實(shí)際又兼顧計(jì)算精度和效率的突變壁厚錐形件強(qiáng)力旋壓的三

2、維彈塑性動(dòng)態(tài)顯式有限元模型。該模型的建立，為研究突變壁厚錐形件強(qiáng)力旋壓成形機(jī)理及工藝參數(shù)對(duì)其成形過程的影響規(guī)律奠定了基礎(chǔ)。 基于上述模型，研究獲得了突變壁厚錐形件強(qiáng)力旋壓過程中應(yīng)力和應(yīng)變的分布與變化特征：旋輪作用區(qū)是典型的三向壓應(yīng)力狀態(tài)；除旋輪作用區(qū)外，其余區(qū)域沿圓周方向均受拉應(yīng)力；在法線方向，已成形區(qū)和未成形區(qū)都受到壓應(yīng)力作用。旋輪自訂方母線方向的壓應(yīng)變近似呈環(huán)形，應(yīng)變值逐漸減?。恍喿饔脜^(qū)出現(xiàn)一個(gè)周向拉應(yīng)變環(huán)，該區(qū)域的拉應(yīng)變

3、值在成形薄壁區(qū)過程中逐漸減小，而在成形厚壁區(qū)過程中先增大后減小；旋輪前方存在一個(gè)法向拉應(yīng)變環(huán)，隨成形進(jìn)程，該區(qū)域的拉應(yīng)變值先增大后減小。 進(jìn)而研究獲得了旋輪圓角半徑和坯料半錐角對(duì)突變壁厚錐形件強(qiáng)力旋壓成形的影響規(guī)律：隨著隨旋輪圓角半徑的增加，在旋輪作用區(qū)產(chǎn)生的壓應(yīng)變環(huán)帶的寬度增加，其應(yīng)變值增加，有利于突變壁厚錐形件旋壓過程中厚壁區(qū)金屬的填充。隨著坯料半錐角的增加，薄壁區(qū)的母線方向的拉應(yīng)變值逐漸減小，而厚壁區(qū)母線方向的壓應(yīng)變值增加