連續(xù)變截面管液壓脹形研究.pdf

1、本文研究的連續(xù)變截面管(TRB管)為差厚管，由厚度連續(xù)變化的軋制差厚板(TRB，Tailor Roll Blank)通過焊管工藝制造而成，與差厚拼焊管的不同之處在于存在過渡區(qū)和無壁厚突變。為了掌握TRB管在液壓脹形中的成形規(guī)律，本文研究了TRB管液壓脹形過程中過渡區(qū)的變化規(guī)律、過渡區(qū)參數(shù)對成形性能的影響規(guī)律、不同管坯參數(shù)對變形協(xié)調性的影響規(guī)律和TRB無軸向補料成形階梯管的研究。
　　為了研究過渡區(qū)在液壓脹形過程中的變化規(guī)律，建立不

2、同參數(shù)的TRB管液壓脹形模型，研究了過渡區(qū)長度、厚度差和長度比在脹形過程中對過渡區(qū)移動量和伸長量以及對管件最大減薄率的影響規(guī)律。結果表明，過渡區(qū)長度為60mm是變化趨勢中的一個分界點，過渡區(qū)長度增大，移動量和最大減薄率減小，減小速度先快后慢，過渡區(qū)長度大于60mm時，變化不明顯，而伸長量先增大后減小，過渡區(qū)長度為60mm時達最大0.22mm;壁厚差為1.5mm是變化趨勢中的一個分界點，壁厚差增大，移動量和最大減薄率增大，移動量增大速度較

3、大，最大減薄率增大速度先慢后快，厚度差大于1.5mm時增大速度更快，伸長量呈減小趨勢;長度比增大，移動量和最大減薄率呈減小趨勢，伸長量先減小后增大，長度比為1時達最小值-0.03mm，即過渡區(qū)為壓縮狀態(tài)，長度比的影響規(guī)律相對于過渡區(qū)長與厚度差更復雜。
　　建立了不同過渡區(qū)參數(shù)的TRB管液壓脹形有限元模型，提出了一種離散不規(guī)則過渡區(qū)的新方法，研究了TRB管過渡曲線、厚度差和過渡區(qū)長對脹形性能的影響規(guī)律。針對TRB管液壓脹形，進行了正

4、交設計，以數(shù)值模擬結果為基礎，建立了BP神經(jīng)網(wǎng)絡預測模型，并將預測結果與數(shù)值模擬結果進行對比分析，驗證預測結果的精度。結果表明:各參數(shù)對脹形性能影響的區(qū)域不同，但都對最大成形高度影響顯著，極差最大達647mm，最小為2.88mm;4種過渡曲線中凹弧型的成形性能最差，最大的成形高度差2.88mm;增大過渡區(qū)長度有利于脹形，隨厚度差增加，成形性能快速下降，其中厚側成形高度差值達8.22mm。單組預測值在誤差范圍內，預測模型能用于預測其它過渡

5、區(qū)參數(shù)組合的TRB管脹形。
　　為了掌握TRB管參數(shù)對變形協(xié)調性的影響規(guī)律，建立了不同參數(shù)TRB管自由脹形模型，研究了過渡區(qū)長、厚度比和長度比對變形協(xié)調性、薄管極限脹形量和厚管最大脹形量的的影響規(guī)律。結果表明，過渡區(qū)長度增大，變形協(xié)調性、極限脹形量和最大脹形量先增大后減小，過渡區(qū)長度為40mm時變形協(xié)調性達最大值0.362，極限脹形量達最大值9.32mm，最大脹形量達最大值3.43mm;厚度比增大，變形協(xié)調性快速減小，極限脹形量為

6、快速增大、緩慢增大和減小的變化過程，最大脹形量先增大后減小，厚度比為2時極限脹形量達最大值9.48mm，厚度比為1.5時最大脹形量達最大值3.76mm;長度比增大，變形協(xié)調性先緩慢減小后快速增大，長度比為1達最小值0.178，極限脹形量先快速增大，長度比大于1.7后緩慢增大，最大脹形量先緩慢增大，長度比大于1后快速增大。
　　建立了TRB管無軸向補料階梯管脹形的有限元模型，研究了TRB管的過渡區(qū)長度、脹形區(qū)長度及階梯管的設計壁厚對

7、成形后階梯件壁厚分布的影響，并對軸向非對稱階梯管的成形進行了模擬。結果表明:成形件最小壁厚與設計壁厚的最大差值為0.109mm，為設計壁厚的5.45％，而最大壁厚與設計壁厚的最大差值為0.117mm，為設計壁厚的5.85％;非軸向對稱階梯管成形中最大差值分別為設計壁厚的4％與4.88％，因此，認為壁厚分布是均勻的。隨設計壁厚增大，壁厚差和最小壁厚與設計壁厚的差增大，極差分別達0.109mm、0.042mm，對壁厚分布的影響最大;過渡區(qū)長