大瓣片高強鋼球罐殼板成形機理及本構(gòu)關(guān)系研究.pdf

1、本文對國產(chǎn)高強鋼球罐殼板沖壓成形過程中板料受力和變形進行彈塑性分析,對成形過程進行應(yīng)力測試與分析,推導(dǎo)多維應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)的彈塑性增量本構(gòu)關(guān)系,并對高強鋼球罐結(jié)構(gòu)進行了有限元數(shù)值計算.主要探討板料塑性變形的應(yīng)力狀態(tài)和變形狀態(tài),為合理設(shè)計高強鋼球罐殼板沖壓成形工藝提供依據(jù).以便進一步提高產(chǎn)品的制造精度,確保產(chǎn)品質(zhì)量,提高球罐制造安裝技術(shù)水平.本文完成的具體工作摘要如下:1、通過對耦幾何與物理非線性為一體的圓板力學(xué)分析模型的研究,對球罐殼板沖

2、壓成形過程中板料受力和變形進行分析.主要討論板殼成形過程中的結(jié)構(gòu)性問題,探討板料塑性變形、板內(nèi)膜力對應(yīng)力狀態(tài)和變形狀態(tài)的作用以及回彈規(guī)律.板料成形過程符合線性強化理論.當膜力卸除后,周向彈性變形和徑向縮短的彈性變形導(dǎo)致回彈.2、對大瓣片高強鋼球罐殼體成形過程進行應(yīng)力測試與分析,在分析殼體成形工藝特點和力學(xué)特征的基礎(chǔ)上,創(chuàng)新性地設(shè)計出合適的應(yīng)力測試方法,準確測定沖壓加工過程中特定狀態(tài)下板殼內(nèi)的應(yīng)力分布及變化規(guī)律.壓力加工過程中,當模具完全

3、沖壓到位時,在模具中心區(qū)域出現(xiàn)最大拉伸應(yīng)變,應(yīng)力值也最大,其它部位應(yīng)力值均不超過中間部位,而卸載后該區(qū)反而出現(xiàn)了很小的壓應(yīng)力,這對容器的安全是有利的.因此在沖壓過程中只要控制沖壓變形量,使得中間部位應(yīng)力值小于材料的強度極限,就可保證板材不發(fā)生工藝性破裂,而且成形完成后該區(qū)也無不利的力學(xué)因素.3、為了對高強鋼球罐殼板沖壓成形進行非線性分析,研究材料的增量本構(gòu)關(guān)系尤為重要.在取得簡單拉壓實驗及扭轉(zhuǎn)剪切實驗的實驗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,利用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的

4、彈塑性理論,對高強鋼預(yù)制成形的屈服行為進行分析,借助已取得的高強鋼簡單拉壓的大量實驗數(shù)據(jù),推導(dǎo)出復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的高強鋼的塑性增量本構(gòu)關(guān)系.同樣,利用已取得的高強鋼的扭轉(zhuǎn)剪切實驗數(shù)據(jù)以及通過大量的數(shù)值模擬,推導(dǎo)出復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下高強鋼的塑性增量本構(gòu)關(guān)系另一種表達式.應(yīng)用材料參數(shù)之間的關(guān)系,證明了高強鋼的塑性增量本構(gòu)關(guān)系的兩種表達式的統(tǒng)一性.4、采用理論分析與有限元數(shù)值計算相結(jié)合的方法,建立球殼板結(jié)構(gòu)模型、帶支柱球殼板結(jié)構(gòu)模型和帶人孔球殼板結(jié)