管材液壓脹形成形極限圖構建方法的研究.pdf

1、管材液壓脹形成形極限圖是一種定量評價管材液壓脹形成形性能的方法,能反映管材液壓脹形過程中脹形區(qū)達到破裂時的極限應變狀態(tài)值。管材液壓脹形成形極限圖受應變路徑等因素的影響而使得幾何形狀不穩(wěn)定。因此,如何構建管材液壓脹形成形極限圖,并分析不同應變路徑下的管材液壓脹形成形極限圖的結構特點,揭示應變路徑對其影響規(guī)律是需要研究的問題。
　　本課題通過理論分析、管材液壓脹形極限破裂試驗及數值仿真分析三者相結合的方法研究了管材液壓脹形過程中脹形區(qū)

2、單元體的變形行為,脹形區(qū)中截面潛在破裂節(jié)點與其相鄰節(jié)點的等效應變速率變化情況,應變路徑對管材液壓脹形成形極限圖的影響規(guī)律。具體研究內容為:(1)分析了管材液壓脹形變形條件及脹形區(qū)的應力應變情況,通過理論計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,驗證了有限元模型對中截面形狀尺寸的計算精度和模擬失效的準確性。(3)提出了一種基于應變速率變化準則來構建管材液壓脹形成形極限圖的方法,并通過試驗研究進行了驗證,構

3、建了管材液壓脹形成形極限圖。(4)揭示了應變路徑的改變對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隨著應變路徑的改變而具有不同的幾何形狀,會產生漂移現(xiàn)象。
　　研究結果表明:(1)在同時受到軸向推力和內壓力時,管材液壓脹形通過改變軸向推力與內壓力之間的匹配關系,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程中內壓力與瞬時管材最大半徑之間的關系,管材液壓脹形過程中內壓力與管材變形程度的關系作為評價指標,

4、對管材液壓脹形的成形性能做了定量的評價。(2)從管材脹形區(qū)中截面模擬結果與試驗結果對比、管材達到破裂失效時的極限應變狀態(tài)值對比和脹形區(qū)中截面節(jié)點的應變路徑對比三方面,論證了有限元模型對中截面形狀尺寸的計算精度和模擬失效的準確性。(3)通過數值仿真結果和試驗研究結果一致證明,當管材液壓脹形區(qū)中截面某節(jié)點與其相鄰節(jié)點的應變速率值相差100倍左右時,管材就會發(fā)生破裂。通過提取臨界應變速率下對應時刻的極限應變狀態(tài)值并描繪到以管材軸向應變和環(huán)向應

5、變?yōu)闄M縱坐標的坐標系中,構建了管材液壓脹形成形極限圖。(4)揭示了應變路徑的影響規(guī)律:管材液壓脹形成形極限圖會隨著應變路徑的改變而具有不同的幾何形狀,會產生漂移現(xiàn)象。如果分段應變路徑中的初始應變路徑為單向拉伸,則管材液壓脹形成形極限圖向左上方移動,如果分段應變路徑中的初始應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。
　　本課題研究成果提供了一種構建管材液壓脹形成形極限圖的方法,揭示了應變路徑的改變對管材液壓脹形成形