脉动液压成形条件下管材塑性硬化规律的研究

发布时间：2017-09-16 12:00

  本文关键词：脉动液压成形条件下管材塑性硬化规律的研究

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【摘要】：管材液压成形(THF)技术具有生产成本低,零件质量轻、强度高等优点,是实现汽车轻量化的主要途径。管材脉动液压成形技术是采用具有一定脉动频率f和振幅ΔP变化的液压力作用于管材内部,使其发生塑性变形的成形技术,该技术作为THF研究中的一个新热点,有望成为提高管材成形性能的新技术。准确的管材塑性硬化模型对管材成形机理的分析具有重要影响,并且有限元模拟的结果精度很大程度上也取决于准确的管材塑性硬化模型。因此,本文对脉动液压成形时管材的塑性硬化规律展开研究具有重要的理论意义。本文中,(1)基于管材液压成形的受力条件、塑形增量理论、塑形变形功原理等,构建出管材液压成形的塑性硬化模型。(2)对SS304不锈钢管材分别进行脉动(多种频率和振幅)和非脉动液压成形(振幅和频率均为0)试验,获取管材胀形区的变形数据。(3)基于上述试验变形数据,分别对管材在脉动和非脉动液压成形条件下的塑性硬化模型定量化(确定塑性硬化模型中的参数)。(4)建立管材液压成形的有限元模型,分别将单向拉伸、脉动液压成形、非脉动液压成形三种条件下得到的管材塑性硬化关系作为材料模型,对管材脉动和非脉动液压成形过程分别进行有限元模拟,通过对比试验结果与模拟结果,来检验所构建出管材液压成形的塑性硬化模型的精度。(5)对管材脉动液压成形性及变形规律进行分析:分析了脉动参数对管材成形性和塑性硬化规律的影响,对比了脉动和非脉动液压成形时管材胀形区的壁厚、应变、应力等的分布规律,探讨了造成管材脉动和非脉动液压成形差异的原因。研究表明:(1)本文提出的方法无需对管材胀形轮廓进行假设,通过应变测量系统在线测量管材变形数据,很方便的确定出管材的塑性硬化关系。通过对比模拟结果与试验结果,证明本文建立的塑性硬化模型具有较高的精度。(2)通过对比脉动和非脉动液压成形管材破裂时胀形区的壁厚、周向和轴向应变、最大胀形高度等,证明脉动液压具有提高管材成形性的作用。(3)当频率f≤1.7 c/s时或振幅ΔP≤3.34MPa时,频率或振幅越大,则管材破裂时的最小壁厚越小、周向应变越大、轴向应变绝对值越小、最大胀形高度越大。而当频率f≥2.1 c/s或振幅ΔP≥3.92 MPa时,则是在频率和振幅的某种组合下能获得较好的管材变形程度,而非随频率或振幅的增加,管材成形性就越好;(4)脉动液压成形时管材的等效应力应变曲线具有不同波动现象,在分析脉动参数范围内,随振幅和频率的增大,管材等效应力应变曲线的波动程度越明显,等效应力应变曲线的高度也越高。(5)脉动液压成形时,管材胀形区不同位置的壁厚分布更均匀,且壁厚减薄量更大,周向应变量也更大,而轴向应变则更小。(6)管材脉动液压成形时内部液压力处于循环加载-卸载的状态,促进了管端材料的收缩,使胀形区材料得到了及时补充,从而提高了管材的成形性能。
【关键词】：管材 液压成形 脉动 增量理论 塑性硬化模型
【学位授予单位】：桂林电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG394
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 引言8-18
• 1.1 课题研究的背景和意义8-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 管材塑性硬化模型10-13
• 1.2.2 管材脉动液压成形13-14
• 1.3 课题来源及研究内容14-15
• 1.4 研究方案及技术路线15-17
• 1.5 本章小结17-18
• 第二章 管材液压成形塑性硬化模型的建立18-25
• 2.1 前言18
• 2.2 受力模型的构建18-22
• 2.3 等效应变的确定22-23
• 2.4 等效应力的确定23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 管材脉动液压成形试验研究25-39
• 3.1 前言25
• 3.2 试验系统结构组成25-32
• 3.2.1 液压供应系统26-27
• 3.2.2 脉动产生系统27-29
• 3.2.3 管材成形模具29-30
• 3.2.4 数据获取系统30-32
• 3.3 试验材料32-33
• 3.4 脉动加载曲线的确定33-35
• 3.5 试验内容及过程35-36
• 3.5.1 脉动液压成形试验35-36
• 3.5.2 非脉动液压成形试验36
• 3.6 试验数据获取方法36-38
• 3.7 本章小结38-39
• 第四章 管材塑性硬化模型的定量化及验证39-53
• 4.1 前言39
• 4.2 应变增量与轴向曲率半径的确定39-42
• 4.2.1 应变增量的确定39-40
• 4.2.2 轴向曲率半径的确定40-42
• 4.3 管材塑性硬化模型的定量化42-43
• 4.4 管材塑性硬化模型的精度验证43-52
• 4.4.1 有限元软件DYNAFORM简介43-45
• 4.4.2 有限元建模过程45-47
• 4.4.3 有限元模拟内容47-48
• 4.4.4 验证结果分析48-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第五章 管材脉动液压成形性及变形规律的分析53-77
• 5.1 前言53
• 5.2 脉动参数对成形性的影响53-69
• 5.2.1 频率对成形性的影响53-62
• 5.2.2 振幅对成形性的影响62-69
• 5.3 脉动参数对塑性硬化规律的影响69-72
• 5.3.1 频率对塑性硬化规律的影响规律69-71
• 5.3.2 振幅对塑性硬化规律的影响规律71-72
• 5.4 脉动与非脉动液压成形时变形规律的对比72-75
• 5.4.1 壁厚分布规律72-73
• 5.4.2 应变分布规律73-75
• 5.5 脉动和非脉动液压成形成形差异原因的探讨75
• 5.6 本章小结75-77
• 第六章 结论与展望77-80
• 6.1 结论77-78
• 6.2 展望78-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-85
• 作者在攻读硕士期间的主要研究成果85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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中国硕士学位论文全文数据库 前1条

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本文编号：862902