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(píng)價(jià)管材液壓脹形成形性能的方法,能反映管材液壓脹形過(guò)程中脹形區(qū)達(dá)到破裂時(shí)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(duì)其影響規(guī)律是需要研究的問(wèn)題。
　　本課題通過(guò)理論分析、管材液壓脹形極限破裂試驗(yàn)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(guò)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(duì)管材液壓脹形成形極限圖的影響規(guī)律。具體研究?jī)?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(guò)理論計(jì)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(yàn)證了有限元模型對(duì)中截面形狀尺寸的計(jì)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(lái)構(gòu)建管材液壓脹形成形極限圖的方法,并通過(guò)試驗(yàn)研究進(jìn)行了驗(yàn)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(duì)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(huì)隨著應(yīng)變路徑的改變而具有不同的幾何形狀,會(huì)產(chǎn)生漂移現(xiàn)象。
　　研究結(jié)果表明:(1)在同時(shí)受到軸向推力和內(nèi)壓力時(shí),管材液壓脹形通過(guò)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(guò)程中內(nèi)壓力與瞬時(shí)管材最大半徑之間的關(guān)系,管材液壓脹形過(guò)程中內(nèi)壓力與管材變形程度的關(guān)系作為評(píng)價(jià)指標(biāo),

4、對(duì)管材液壓脹形的成形性能做了定量的評(píng)價(jià)。(2)從管材脹形區(qū)中截面模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比、管材達(dá)到破裂失效時(shí)的極限應(yīng)變狀態(tài)值對(duì)比和脹形區(qū)中截面節(jié)點(diǎn)的應(yīng)變路徑對(duì)比三方面,論證了有限元模型對(duì)中截面形狀尺寸的計(jì)算精度和模擬失效的準(zhǔn)確性。(3)通過(guò)數(shù)值仿真結(jié)果和試驗(yàn)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(shí),管材就會(huì)發(fā)生破裂。通過(guò)提取臨界應(yīng)變速率下對(duì)應(yīng)時(shí)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(huì)隨著應(yīng)變路徑的改變而具有不同的幾何形狀,會(huì)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(dòng),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(dòng)。
　　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(duì)管材液壓脹形成形