变径薄壁件粘性介质外压缩径的试验研究

摘要

近年来,在航空航天、汽车等领域,为了提高壳体结构件的使用性能,由整体成形制造取代分体组焊结构受到人们的高度重视,变径薄壁零件就是典型的这类结构件。本文针对新提出的变径薄壁零件粘性介质外压缩径成形方法,进行了不锈钢(1Cr18Ni9Ti)变径薄壁零件粘性介质外压缩径成形试验和数值模拟研究。采用解析方法,分析了端部约束和自由两种条件下缩径变形行为,讨论了坯料端部约束条件下应力-应变的特点,得到端部约束和自由条件下临界失稳压力,提出了粘性介质外压缩径过程褶皱可消除的临界尺寸。采用有限元分析方法,分析了注入加载方式对粘性介质压力场的影响和坯料端部约束和自由两种条件对坯料缩径过程的影响规律,确定出坯料端部约束条件下直径和壁厚、缩径区长度和长径比等参数对缩径稳定性和极限缩径量的影响规律及试件壁厚变化和应变特点。采用试验方法验证了加载方式对粘性介质外压缩径稳定性及端部约束条件下坯料直径和壁厚、缩径区长度和长径比对缩径稳定性和极限缩径量的影响规律。研究结果表明,坯料端部约束条件下,限制端部材料向缩径区的流动,可以提高坯料的抗失稳起皱能力;随着坯料直径的增加,极限缩径量增大;随着缩径区长度、长径比的增加,极限缩径量减小,这与有限元分析结果基本吻合。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 变径薄壁零件缩径成形研究进展

1.2.1 变径薄壁零件缩径成形方法

1.2.2 缩径过程中的稳定性问题

1.3 粘性介质压力成形研究现状

1.4 课题的意义和主要研究内容

第2章 粘性介质外压缩径原理与变形分析

2.1 粘性介质外压缩径原理

2.2 缩径过程应力-应变分析

2.3 缩径过程失稳褶皱分析

2.4 本章小结

第3章 粘性介质外压缩径过程有限元分析

3.1 前言

3.2 粘性介质外压缩径有限元分析模型

3.3 注入加载方式对粘性介质压力场的影响

3.4 坯料端部条件对缩径过程的影响

3.5 坯料几何形状对粘性介质外压缩径成形的影响

3.5.1 缩径区长度对粘性介质外压缩径成形的影响

3.5.2 坯料壁厚对粘性介质外压缩径成形的影响

3.5.3 坯料直径对粘性介质外压缩径成形的影响

3.5.4 坯料长径比对粘性介质外压缩径成形的影响

3.6 粘性介质外压缩径壁厚变化和应变特点

3.6.1 粘性介质外压缩径壁厚变化

3.6.2 粘性介质外压缩径的应变特点

3.7 本章小结

第4章 粘性介质外压缩径的试验研究

4.1 试验方案

4.2 试验结果分析

4.2.1 注入加载通道对粘性介质外压缩径成形的影响

4.2.2 缩径区长度对粘性介质外压缩径成形的影响

4.2.3 坯料壁厚对粘性介质外压缩径成形的影响

4.2.4 坯料直径对粘性介质外压缩径成形的影响

4.2.5 长径比对粘性介质外压缩径成形的影响

4.3 粘性介质外压缩径的壁厚变化和应变特点

4.3.1 粘性介质外压缩径的壁厚变化

4.3.2 粘性介质外压缩径的应变特点

4.4 本章小结

结论

参考文献

致谢