線性加載路徑下管材液壓脹形性能的研究.pdf

1、以結(jié)構(gòu)輕量化和一體化為特征的管材液壓脹形技術(shù),在制造空心變截面輕體構(gòu)件方面具有傳統(tǒng)制造方法無可比擬的優(yōu)越性,在汽車和航空工業(yè)領(lǐng)域倍受關(guān)注并得到廣泛應(yīng)用。在管材液壓脹形過程中,影響管材脹形性能的因素很多,其中以加載路徑對管材脹形性能影響尤為顯著。開展簡單、實(shí)用的線性加載路徑的相關(guān)研究對管材液壓脹形技術(shù)的推廣具有重要意義。
　　本文對線性加載路徑下管材的脹形性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。針對現(xiàn)有管材液壓脹形方法及試驗(yàn)裝置的不足,提出了一種新的

2、內(nèi)補(bǔ)液增壓式管材液壓脹形方法,并據(jù)此開發(fā)了一種管材液壓脹形裝置;對現(xiàn)有的線性加載路徑進(jìn)行了歸類,提出了一種實(shí)用的線性加載路徑;采用自行開發(fā)的裝置進(jìn)行了四種線性加載路徑下的管材液壓脹形試驗(yàn);針對管材液壓脹形特點(diǎn)構(gòu)建了有限元模型,并對四種線性加載路徑下管材的成形過程進(jìn)行了數(shù)值模擬;根據(jù)管材液壓脹形的力學(xué)模型,分析了脹形過程中應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系,并推導(dǎo)了試驗(yàn)裝置工作時(shí)軸向力的計(jì)算公式;基于試驗(yàn)和模擬結(jié)果對脹形管材的壁厚分布規(guī)律、失效規(guī)律和脹形極

3、限進(jìn)行了研究。
　　研究結(jié)果表明:
　　(1)在管材液壓脹形過程中,在內(nèi)壓力尚未建立前,不宜進(jìn)行軸向補(bǔ)料,否則管材容易發(fā)生屈曲失效或在脹形區(qū)局部區(qū)域出現(xiàn)壁厚分布波動現(xiàn)象,得到的最大脹形直徑較小。
　　(2)在脹形前期,在內(nèi)壓力保持恒定的條件下軸向進(jìn)給按線性增大;在脹形后期,內(nèi)壓力與軸向進(jìn)給均按線性增大的加載方式是一種較合理的新型線性加載路徑,脹形的零件質(zhì)量好。
　　(3)提出以大變形區(qū)長度作為管材軸向成形能力的評

4、價(jià)指標(biāo)是可行的:大變形區(qū)長度越長,成形管材的輪廓越光滑、壁厚越均勻、最大脹形直徑也越大,所成形出的零件的質(zhì)量越好。
　　(4)“使增壓活塞擠壓增壓缸體內(nèi)液體的同時(shí)推動壓頭向下運(yùn)動,為管材脹形同時(shí)提供所需的內(nèi)壓力和軸向進(jìn)給”是一種實(shí)用的、可行的內(nèi)補(bǔ)液增壓式管材脹形新方法。
　　(5)新開發(fā)的試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、工作可靠,可用于管材的液壓脹形及試驗(yàn)研究;根據(jù)試驗(yàn)裝置工作時(shí)的受力模型推導(dǎo)的軸向力計(jì)算公式,可以用于指導(dǎo)選擇管