波紋管液壓成形過(guò)程的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、波紋管的液壓成形是利用液體介質(zhì)在管坯內(nèi)部施加高壓，同時(shí)在管坯兩端施加軸向推力，從而使管坯沿徑向局部擴(kuò)張變形的一種金屬塑性成形工藝。在液壓成形過(guò)程中，由于管坯材料、模具形狀和加載工藝條件的影響，波紋管容易產(chǎn)生屈曲、起皺、破裂等成形缺陷。為了防止成形缺陷的產(chǎn)生并提高成形質(zhì)量，開(kāi)展波紋管液壓成形技術(shù)的研究，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文運(yùn)用有限元分析軟件DYNAFORM，建立了波紋管液壓成形的數(shù)值模型，通過(guò)數(shù)值模擬分析了成形后波紋管

2、各部位的變形情況，同時(shí)進(jìn)行波紋管的液壓成形實(shí)驗(yàn)，對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，最后分析了軸向進(jìn)給、成形內(nèi)壓、厚向異性系數(shù)對(duì)波紋管厚度減薄率的影響。
　　論文的主要研究工作和成果如下：
　　(1)建立了波紋管數(shù)值模型，進(jìn)行了波紋管液壓成形過(guò)程的數(shù)值模擬。數(shù)值模型中材料選用了考慮厚向異性系數(shù)的Hill屈服準(zhǔn)則和J.H.Holloman應(yīng)變強(qiáng)化模型，管坯與模具之間的摩擦力通過(guò)罰函數(shù)算法和修正的庫(kù)侖摩擦定律計(jì)算，采用具有強(qiáng)大接觸分析功能的

3、動(dòng)力顯式算法求解波紋管成形過(guò)程的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)。
　　(2)厚度減薄率是反映波紋管成形質(zhì)量的主要因素，通過(guò)波紋管液壓成形過(guò)程數(shù)值模擬，分析了成形后波紋管各部位的變形情況，發(fā)現(xiàn)波峰減薄率最大。同時(shí)進(jìn)行了波紋管成形和測(cè)厚實(shí)驗(yàn)，比較了波紋管減薄率的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)兩者吻合較好。
　　(3)研究了軸向進(jìn)給參數(shù)對(duì)波紋管減薄率的影響。比較了軸向進(jìn)給位移的四種加載路徑：臺(tái)階形路徑、雙線性路徑、單線性路徑和二次曲線路徑對(duì)波紋管減薄率的影

4、響，結(jié)果為臺(tái)階形和二次曲線路徑減薄率較大，單線性路徑減薄率次之，雙線性路徑的減薄率較小。說(shuō)明在總軸向進(jìn)給位移不變條件下，成形初期快速進(jìn)給有利于減小波紋管的減薄率。
　　(4)研究了成形內(nèi)壓對(duì)波紋管減薄率的影響。采用先升壓后保壓的梯度加壓曲線，波紋管厚度減薄率隨著成形內(nèi)壓的升高而增大。但如果成形內(nèi)壓過(guò)低，會(huì)因成形內(nèi)壓與軸向進(jìn)給之間匹配不合理，導(dǎo)致波峰處出現(xiàn)明顯皺折的現(xiàn)象。
　　(5)為了考慮波紋管液壓成形過(guò)程中材料的各向異性，