【摘 要】
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随着微机电系统的迅猛发展,细管制备的微型零部件在各个领域中被广泛应用。由于镁合金的密度更接近人体骨骼密度,且具有降解行为和良好的生物相容性,镁合金细管制备的微型零部件被大量应用于医疗领域。镁合金力学性能和成形性能受温度影响较大,升高温度可以有效降低镁合金塑性变形的屈服强度,并能有效提高其成形性能。因此,本课题采用热态内高压成形工艺研究了镁合金细管的变形行为。目前,常温内高压成形工艺多采用液压油等液
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随着微机电系统的迅猛发展,细管制备的微型零部件在各个领域中被广泛应用。由于镁合金的密度更接近人体骨骼密度,且具有降解行为和良好的生物相容性,镁合金细管制备的微型零部件被大量应用于医疗领域。镁合金力学性能和成形性能受温度影响较大,升高温度可以有效降低镁合金塑性变形的屈服强度,并能有效提高其成形性能。因此,本课题采用热态内高压成形工艺研究了镁合金细管的变形行为。目前,常温内高压成形工艺多采用液压油等液体作为成形介质,该介质在高温下易燃烧。为了避免高温下液压油燃烧,同时增加内高压成形工艺的适用范围,本课题设计了一台以气体作为成形介质的金属细管内高压成形实验装置,对AZ31镁合金细管高温内高压成形工艺及其变形行为进行了研究。并且通过有限元模拟仿真与塑性成形理论对管材变形行为进行了研究。本课题完成的主要工作如下:(1)为了增加内高压成形工艺的适用范围,本课题采用热加工工艺和塑性成形工艺设计一套气体作为成形介质,在加热条件下成形的金属细管内高压成形实验装置,并用Pro/E软件进行建模和总装。(2)为了获得金属细管在成形过程中的变形行为及应力应变分布,本课题利用ANSYS/LS-Dyna对AZ31成形过程进行有限元模拟。采用正交实验法进行分析,优化了金属细管内高压成形的加载路径。通过对应力应变分布状态、不同区域质量比的流动量、关键点壁厚的变化、主要变形参数和平面塑性应力轨迹图的分析,获得了金属细管在成形过程中的变形行为。(3)为了获得更精确的金属细管内高压成形变形行为,本课题利用塑性理论和差分法对管材不同区域在成形过程中的应力及壁厚进行分析,获得了任意时刻任意点的应力及壁厚计算方法。通过与实验结果的对比分析,验证了 T形管计算法的正确性。
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