線性加載路徑下管材液壓脹形性能的研究.pdf

1、以結構輕量化和一體化為特征的管材液壓脹形技術,在制造空心變截面輕體構件方面具有傳統(tǒng)制造方法無可比擬的優(yōu)越性,在汽車和航空工業(yè)領域倍受關注并得到廣泛應用。在管材液壓脹形過程中,影響管材脹形性能的因素很多,其中以加載路徑對管材脹形性能影響尤為顯著。開展簡單、實用的線性加載路徑的相關研究對管材液壓脹形技術的推廣具有重要意義。
　　本文對線性加載路徑下管材的脹形性能進行了系統(tǒng)的研究。針對現有管材液壓脹形方法及試驗裝置的不足,提出了一種新的

2、內補液增壓式管材液壓脹形方法,并據此開發(fā)了一種管材液壓脹形裝置;對現有的線性加載路徑進行了歸類,提出了一種實用的線性加載路徑;采用自行開發(fā)的裝置進行了四種線性加載路徑下的管材液壓脹形試驗;針對管材液壓脹形特點構建了有限元模型,并對四種線性加載路徑下管材的成形過程進行了數值模擬;根據管材液壓脹形的力學模型,分析了脹形過程中應力與應變的關系,并推導了試驗裝置工作時軸向力的計算公式;基于試驗和模擬結果對脹形管材的壁厚分布規(guī)律、失效規(guī)律和脹形極

3、限進行了研究。
　　研究結果表明:
　　(1)在管材液壓脹形過程中,在內壓力尚未建立前,不宜進行軸向補料,否則管材容易發(fā)生屈曲失效或在脹形區(qū)局部區(qū)域出現壁厚分布波動現象,得到的最大脹形直徑較小。
　　(2)在脹形前期,在內壓力保持恒定的條件下軸向進給按線性增大;在脹形后期,內壓力與軸向進給均按線性增大的加載方式是一種較合理的新型線性加載路徑,脹形的零件質量好。
　　(3)提出以大變形區(qū)長度作為管材軸向成形能力的評

4、價指標是可行的:大變形區(qū)長度越長,成形管材的輪廓越光滑、壁厚越均勻、最大脹形直徑也越大,所成形出的零件的質量越好。
　　(4)“使增壓活塞擠壓增壓缸體內液體的同時推動壓頭向下運動,為管材脹形同時提供所需的內壓力和軸向進給”是一種實用的、可行的內補液增壓式管材脹形新方法。
　　(5)新開發(fā)的試驗裝置結構簡單、操作方便、工作可靠,可用于管材的液壓脹形及試驗研究;根據試驗裝置工作時的受力模型推導的軸向力計算公式,可以用于指導選擇管