固體顆粒介質(zhì)成形新工藝及其理論研究.pdf

1、本課題來源于河北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“金屬管材固體顆粒介質(zhì)脹形新工藝及其理論研究”。 通過對(duì)目前傳統(tǒng)脹形工藝的深入分析和研究，提出了固體顆粒介質(zhì)成形工藝(SGMF)。固體顆粒介質(zhì)成形是采用固體顆粒代替剛性凸模(或彈性體液體)的作用對(duì)管坯進(jìn)行脹形的工藝該新工藝與傳統(tǒng)軟模成形工藝的重要區(qū)別不僅在于傳壓介質(zhì)的不同，而且由于傳壓介質(zhì)的改變，導(dǎo)致了其成形規(guī)律的不同本工藝及其理論研究在國內(nèi)外尚無報(bào)道，在飛機(jī)航天器和汽車等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景

2、。 自行設(shè)計(jì)制造了固體顆粒介質(zhì)傳壓性能試驗(yàn)與測(cè)試裝置；首次通過試驗(yàn)測(cè)得了固體顆粒介質(zhì)的傳壓規(guī)律，給出了固體顆粒介質(zhì)體積壓縮率的冪指函數(shù)定律；建立了非均勻內(nèi)壓作用下的載荷模型：線性載荷模型和余弦載荷模型對(duì)薄壁管受非均勻內(nèi)壓作用下，薄壁管的彈性加載進(jìn)行了彈性力學(xué)分析，得到了薄壁管初始屈服時(shí)的變形及內(nèi)力(應(yīng)力)分布計(jì)算公式。 設(shè)計(jì)出6種典型工件形狀和模具結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)實(shí)施了試驗(yàn)測(cè)試方案，通過試驗(yàn)，試制出了合格典型工件通過對(duì)各種典型

3、工件的脹形，取得了大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為本工藝的應(yīng)用和理論分析提供了試驗(yàn)依據(jù)通過管材固體顆粒介質(zhì)成形的塑性理論研究，建立了薄壁管在非均勻內(nèi)壓作用下的變形模式；對(duì)薄壁管自由變形區(qū)應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行了深入全面分析，導(dǎo)出了自由變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變和壁厚分布規(guī)律；對(duì)304不銹鋼的計(jì)算值和試驗(yàn)實(shí)測(cè)值進(jìn)行了對(duì)比。 根據(jù)局部變形時(shí)圓角部分成形特性，提出了兩種角部貼模計(jì)算模型來描述角部成形規(guī)律，即無摩擦條件下的滑動(dòng)模型和摩擦條件下的滑動(dòng)模型，并且給出薄壁管局部

4、成形的角部貼模的內(nèi)壓計(jì)算公式在理論上首次證明圓管在方形模具內(nèi)脹形時(shí)，圓角半徑存在最小值，也就是成形圓角半徑不可能為零，并給出了理論計(jì)算公式運(yùn)用彈性理論和Swift分散性失穩(wěn)理論以及Hill集中性失穩(wěn)理論，建立了屈曲起皺破裂失穩(wěn)的管材成形極限理論首次給出了非均勻壓力下，短管變形模式的破裂成形極限判據(jù)，打破了負(fù)應(yīng)力比條件下，板材不可能產(chǎn)生失穩(wěn)的結(jié)論理論分析表明長管變形模式的破裂成形極限判據(jù)僅為短管變形模式在長徑比ρ=∞時(shí)的一種特例，由此得出