大瓣片高強(qiáng)鋼球罐殼板成形機(jī)理及本構(gòu)關(guān)系研究.pdf

1、本文對(duì)國(guó)產(chǎn)高強(qiáng)鋼球罐殼板沖壓成形過(guò)程中板料受力和變形進(jìn)行彈塑性分析,對(duì)成形過(guò)程進(jìn)行應(yīng)力測(cè)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(duì)高強(qiáng)鋼球罐結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元數(shù)值計(jì)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(jì)高強(qiáng)鋼球罐殼板沖壓成形工藝提供依據(jù).以便進(jìn)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(guò)對(duì)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(duì)球罐殼板沖

2、壓成形過(guò)程中板料受力和變形進(jìn)行分析.主要討論板殼成形過(guò)程中的結(jié)構(gòu)性問(wèn)題,探討板料塑性變形、板內(nèi)膜力對(duì)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(guò)程符合線性強(qiáng)化理論.當(dāng)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(duì)大瓣片高強(qiáng)鋼球罐殼體成形過(guò)程進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試與分析,在分析殼體成形工藝特點(diǎn)和力學(xué)特征的基礎(chǔ)上,創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)出合適的應(yīng)力測(cè)試方法,準(zhǔn)確測(cè)定沖壓加工過(guò)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(guò)程中,當(dāng)模具完全

3、沖壓到位時(shí),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(guò)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(duì)容器的安全是有利的.因此在沖壓過(guò)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(qiáng)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(wú)不利的力學(xué)因素.3、為了對(duì)高強(qiáng)鋼球罐殼板沖壓成形進(jìn)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(jiǎn)單拉壓實(shí)驗(yàn)及扭轉(zhuǎn)剪切實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)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(duì)高強(qiáng)鋼預(yù)制成形的屈服行為進(jìn)行分析,借助已取得的高強(qiáng)鋼簡(jiǎn)單拉壓的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),推導(dǎo)出復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的高強(qiáng)鋼的塑性增量本構(gòu)關(guān)系.同樣,利用已取得的高強(qiáng)鋼的扭轉(zhuǎn)剪切實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及通過(guò)大量的數(shù)值模擬,推導(dǎo)出復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下高強(qiáng)鋼的塑性增量本構(gòu)關(guān)系另一種表達(dá)式.應(yīng)用材料參數(shù)之間的關(guān)系,證明了高強(qiáng)鋼的塑性增量本構(gòu)關(guān)系的兩種表達(dá)式的統(tǒng)一性.4、采用理論分析與有限元數(shù)值計(jì)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)