基于图像分析的超塑性自由胀形实验测量与力学解析

【摘要】： 本文是我的导师宋玉泉教授关于超塑性力学解析理论和成形规律研究的组成部分。由于超塑性自由胀形的真实轮廓为轴对称旋转曲面,随着对超塑胀形力学研究的不断深入,以往建立在球面假设条件下的力学解析已不能真实反映胀形过程。因此,要想得出精确的定量解析结果,就必须准确测量出旋转曲面胀形件轮廓的几何形状以及胀形过程中轮廓上各点的变形情况。基于此,本文通过对球面假设条件下、以及非球面真实情况下的力学解析基本理论的介绍,分析了轴对称旋转曲面的主曲率半径和弧长等基本特性。采用图像测量方法对实验过程中胀形件几何参量和变形进行测量,并对超塑胀形实验实验装置的加热、加载以及控制系统等进行改造设计。选择典型超塑性材料ZnAl22自由胀形进行测量实验,介绍了几何参量和胀形变形测算的基本方法。根据对非球面胀形几何形状数学模型的分析,建立胀形件几何参数测量公式和厚度分布模型,以及应用图像测量建立胀形基本力学方程的方法。本文的研究内容为进行超塑性非球面自由胀形理论和实验研究提供了方法和手段,对进一步深入研究超塑性胀形力学规律有着重要的意义。