不锈钢凸环管件固体颗粒介质成形工艺变形分析

发布时间：2017-08-03 20:17

  本文关键词：不锈钢凸环管件固体颗粒介质成形工艺变形分析

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【摘要】：固体颗粒介质成形工艺(Solid Granule Medium Forming Technology,简称SGMF工艺)是采用可流动、散粒状的颗粒作为传力介质代替刚性模及现有软模介质的作用,实现轻合金管、板材构件成形。该工艺具有颗粒介质易于密封、压力建立简便、内压非均匀分布、与坯料接触产生有益摩擦作用等优点,该工艺的研发为高强度、低塑性、难变形管材以及复杂形状、高尺寸精度和表面质量要求高的构件的成形制造提供了新的技术和手段,具有广阔的应用前景。本文在304不锈钢管材材料力学性能试验分析和固体颗粒介质传压规律研究的基础上,建立了均布内压下的理论分析模型,考虑颗粒介质与管材之间摩擦力的影响,对管材在颗粒介质作用下的塑性变形进行研究,对自由变形区顶点处的应力、应变进行分析,推导出任意成形高度最大径点处的壁厚值及成形内压,并进行实验验证。运用有限元分析软件ABAQUS建立了凸环管件SGMF胀形数值仿真模型,分别讨论了管件胀形过程中管端自由和主动进给条件对成形的影响,运用数值仿真和试验相结的方法,分析了压头加载、颗粒介质填装量、摩擦条件、变形区几何特征等工艺参数对成形性能的影响。通过管件SGMF工艺的研究表明,基于圆函数理论分析模型和以凸环件胀形为基础的工艺数值仿真,对于成形管件的成形内压、壁厚分布和轮廓形状等关键参量的分析和预测与工艺试验吻合较好,为固体颗粒介质成形技术在管件成形的实际应用方面提供了可靠的理论依据和数据支撑。
【关键词】：内高压成形 颗粒介质 管材 数值模拟
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题来源及背景10-11
• 1.2 管材内高压成形方法概述11-12
• 1.2.1 弹性体软模成形技术简介11-12
• 1.2.2 液压胀形技术简介12
• 1.3 管材内高压成形技术的发展及应用12-13
• 1.4 固体颗粒介质成形工艺简介13-15
• 1.5 主要研究内容15-17
• 第2章 固体颗粒介质及板材性能试验研究17-29
• 2.1 引言17
• 2.2 固体颗粒介质传压性能试验17-21
• 2.2.1 固体颗粒介质传压性能试验与测试装置18-19
• 2.2.2 固体颗粒介质传压规律分析19-21
• 2.3 板材单向拉伸试验方案及方法21-24
• 2.3.1 实验材料与设备21-22
• 2.3.2 真实应力应变曲线22-24
• 2.4 焊缝质量测试24-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 固体颗粒介质成形的塑性力学分析29-41
• 3.1 引言29
• 3.2 薄壁管胀形的几何参数29-30
• 3.3 凸环管件胀形过程应力应变分析30-39
• 3.3.1 几何关系的建立31-33
• 3.3.2 力平衡方程的建立33-34
• 3.3.3 自由胀形区顶点应力应变分析34-39
• 3.4 算例与分析39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 管材SGMF工艺数值仿真与实验研究41-57
• 4.1 引言41
• 4.2 管材胀形数值仿真模型的建立41-44
• 4.2.1 几何模型的建立41-42
• 4.2.2 材料属性的定义42-43
• 4.2.3 接触条件的设置和网格的划分43-44
• 4.3 工艺参数对304不锈钢凸环管件SGMF胀形工艺的影响44-50
• 4.3.1 压头力对管材成形性能的影响44-45
• 4.3.2 装料高度对管材成形性能的影响45-47
• 4.3.3 管材与模具不同摩擦系数对管材胀形性能的影响47-48
• 4.3.4 胀形区长度对管材胀形性能的影响48-49
• 4.3.5 凹模圆角对管材胀形性能的影响49-50
• 4.4 管端主动补料下管材自由胀形数值仿真分析50-52
• 4.5 NMG介质管材胀形工艺试验52-56
• 4.5.1 试验设备及试验模具53
• 4.5.2 试验结果分析53-56
• 4.6 本章小结56-57
• 结论57-58
• 参考文献58-61
• 致谢61

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