脈動(dòng)液壓成形條件下管材塑性硬化規(guī)律的研究.pdf

1、管材液壓成形（THF）技術(shù)具有生產(chǎn)成本低，零件質(zhì)量輕、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的主要途徑。管材脈動(dòng)液壓成形技術(shù)是采用具有一定脈動(dòng)頻率 f和振幅ΔP變化的液壓力作用于管材內(nèi)部，使其發(fā)生塑性變形的成形技術(shù)，該技術(shù)作為THF研究中的一個(gè)新熱點(diǎn)，有望成為提高管材成形性能的新技術(shù)。準(zhǔn)確的管材塑性硬化模型對(duì)管材成形機(jī)理的分析具有重要影響，并且有限元模擬的結(jié)果精度很大程度上也取決于準(zhǔn)確的管材塑性硬化模型。因此，本文對(duì)脈動(dòng)液壓成形時(shí)管材的塑性硬化

2、規(guī)律展開研究具有重要的理論意義。
　　本文中，（1）基于管材液壓成形的受力條件、塑形增量理論、塑形變形功原理等，構(gòu)建出管材液壓成形的塑性硬化模型。（2）對(duì)SS304不銹鋼管材分別進(jìn)行脈動(dòng)(多種頻率和振幅)和非脈動(dòng)液壓成形(振幅和頻率均為0)試驗(yàn)，獲取管材脹形區(qū)的變形數(shù)據(jù)。（3）基于上述試驗(yàn)變形數(shù)據(jù)，分別對(duì)管材在脈動(dòng)和非脈動(dòng)液壓成形條件下的塑性硬化模型定量化（確定塑性硬化模型中的參數(shù)）。（4）建立管材液壓成形的有限元模型，分別將單向

3、拉伸、脈動(dòng)液壓成形、非脈動(dòng)液壓成形三種條件下得到的管材塑性硬化關(guān)系作為材料模型，對(duì)管材脈動(dòng)和非脈動(dòng)液壓成形過程分別進(jìn)行有限元模擬，通過對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果，來檢驗(yàn)所構(gòu)建出管材液壓成形的塑性硬化模型的精度。（5）對(duì)管材脈動(dòng)液壓成形性及變形規(guī)律進(jìn)行分析：分析了脈動(dòng)參數(shù)對(duì)管材成形性和塑性硬化規(guī)律的影響，對(duì)比了脈動(dòng)和非脈動(dòng)液壓成形時(shí)管材脹形區(qū)的壁厚、應(yīng)變、應(yīng)力等的分布規(guī)律，探討了造成管材脈動(dòng)和非脈動(dòng)液壓成形差異的原因。
　　研究表明：（

4、1）本文提出的方法無需對(duì)管材脹形輪廓進(jìn)行假設(shè)，通過應(yīng)變測量系統(tǒng)在線測量管材變形數(shù)據(jù)，很方便的確定出管材的塑性硬化關(guān)系。通過對(duì)比模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果，證明本文建立的塑性硬化模型具有較高的精度。（2）通過對(duì)比脈動(dòng)和非脈動(dòng)液壓成形管材破裂時(shí)脹形區(qū)的壁厚、周向和軸向應(yīng)變、最大脹形高度等，證明脈動(dòng)液壓具有提高管材成形性的作用。（3）當(dāng)頻率f≤1.7 c/s時(shí)或振幅ΔP≤3.34 MPa時(shí)，頻率或振幅越大，則管材破裂時(shí)的最小壁厚越小、周向應(yīng)變?cè)酱蟆⑤S

5、向應(yīng)變絕對(duì)值越小、最大脹形高度越大。而當(dāng)頻率f≥2.1 c/s或振幅ΔP≥3.92 MPa時(shí)，則是在頻率和振幅的某種組合下能獲得較好的管材變形程度，而非隨頻率或振幅的增加，管材成形性就越好；（4）脈動(dòng)液壓成形時(shí)管材的等效應(yīng)力應(yīng)變曲線具有不同波動(dòng)現(xiàn)象，在分析脈動(dòng)參數(shù)范圍內(nèi)，隨振幅和頻率的增大，管材等效應(yīng)力應(yīng)變曲線的波動(dòng)程度越明顯，等效應(yīng)力應(yīng)變曲線的高度也越高。（5）脈動(dòng)液壓成形時(shí)，管材脹形區(qū)不同位置的壁厚分布更均勻，且壁厚減薄量更大，周向