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金融薄壁管液胀变形的动态机理研究

杨希  
【摘要】:本文主要针对金属管液压胀形减薄的动态机理做了研究。首先,介绍了近年来液压胀形的发展现状和趋势以及应用情况,说明了液压胀形的工艺原理、技术创新及特点。其次,结合弹塑性理论力学,分析了金属薄壁管液压胀形过程中,塑性变形本构方程的三个基本要素:屈服条件、强化条件、应力应变定性关系。根据金属管结构件受力的特点,对在均布内压下的管形结构件进行了弹塑性分析,推导出计算应力、应变及位移的计算方法。结合金属管结构件液压胀形的研究现状,指出了对金属薄壁管液压胀形进行有限元模拟的重要性。最后,利用有限元模拟时使用两种建模方式:利用结构件横截面建模和纵截面建模。横截面模拟两种壁厚不同的金属薄壁管,通过模拟结果分析可知,薄壁筒(外径18mn"l,壁厚O 5mm。)的应力沿径向分布可以认为是均匀的,而厚壁筒(外径18mnl,壁厚3mnl)的应力分布则不能这样认为;总结出金属管结构件在弹性变形、弹塑性变形及塑性变形的三个阶段中应力的变化特点;通过有限元模拟计算与理论分析做比较,两者得到的结论是一致的。利用纵截面建立的模型模拟了金属薄壁管的变形过程,得出应力、应变及位移在金属管件上的整体分布规律;分析了金属管液压胀形过程中,胀形力及胀形速度对成形的影响,胀形力和胀形速度过大或过小部不能成形出合理的零件形状,因此要选择合理的胀形力及胀形速度。 另外,本文还对液压胀形之后的金属薄壁管材料进行了金相组织的观察,得到金属薄壁管胀形前后材料金相组织状态的变化规律。通过以上的研究分析,对于超薄壁金属结构件来讲,在成形工艺上又提供了一些有意义的理论基础。


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