【摘 要】
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基于结构轻量化和一体化的管材液压胀形技术(Tube Hydroforming)如今正广泛应用于各个领域,该技术是以管材为毛坯,在液体压力和轴向载荷的联合作用下,将管材胀形为所需形状,但因其必须依赖高压液压源和相应的控制系统,存在制造成本较高、工作效率不足等缺点。冲击液压胀形(Liquid Impact Forming)是在冲击载荷和液压力联合作用下的管材胀形新技术,通过冲击载荷改变管材型腔体积,从
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目“金属双层管冲/液压复合成形机理与规律的研究”(项目编号:51765013); 广西自然科学基金资助项目“基于冲击液压载荷的金属薄壁管变形行为及成形规律的研究”(项目编号:2016GXNSFAA380135); 广西科技计划项目“基于冲击液压载荷下汽车异型管坯成形关键技术的研究与开发”(桂科AD19
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基于结构轻量化和一体化的管材液压胀形技术(Tube Hydroforming)如今正广泛应用于各个领域,该技术是以管材为毛坯,在液体压力和轴向载荷的联合作用下,将管材胀形为所需形状,但因其必须依赖高压液压源和相应的控制系统,存在制造成本较高、工作效率不足等缺点。冲击液压胀形(Liquid Impact Forming)是在冲击载荷和液压力联合作用下的管材胀形新技术,通过冲击载荷改变管材型腔体积,从而快速提高液压力,该技术不需要高压液压源,成形效率较高,具备一定的研究价值。目前许多学者对冲击液压胀形下管材合模区的研究取得了一定的成果,但缺乏冲击液压胀形下管材自然胀形区的研究,因此本文基于冲击液压胀形下管材自然胀形区的成形特性展开以下研究:(1)冲击液压胀形下管材合模区和自然胀形区力学行为的理论分析。基于材料力学等系统剖析了管材在成形过程中合模区和自然胀形区的受力情况,得到了相关的力学平衡公式,构建了液压力与型腔体积改变量的数学模型,并根据弹塑性理论等分析了管材自然胀形区的应力应变情况,得到了应力应变与液压力的数学模型,以及构建了接触压力和残余接触压力的数学模型。(2)冲击液压胀形下管材自然胀形区力学行为的数值模拟分析。基于管材冲击液压胀形的工作原理,本文系统介绍了ANSYS与DYNAFORM联合使用的数值模拟方法,通过ANSYS获取了不同载荷参数下的液压力曲线,发现AA6010单层管的破裂极限液压力值约为17Mpa,SS304单层管未破裂,模具越小,液压力值越大,液压力与速度无明显联系,双金属复合管的破裂极限液压力值约为30Mpa,并且进一步分析了不同载荷参数对管材自然胀形区应力应变的影响规律。(3)冲击液压胀形下管材自然胀形区成形规律的分析。基于已经获取的液压力曲线和DYNAFORM后处理模块,研究了不同载荷参数对管材自然胀形区胀形高度和壁厚分布的影响,并通过管材冲击液压成形极限图分析了管材的破裂情况。(4)管材冲击液压胀形试验研究。开展了冲击液压胀形试验,测量了成形后管材自然胀形区的胀形高度和壁厚分布,并与数值模拟结果进行分析和讨论,进一步验证了管材冲击液压胀形下自然胀形区的成形特性和该方法的可行性。本文基于冲击液压胀形下管材的成形机理,对管材自然胀形区的力学行为和成形规律进行了研究,构建了相关的数学模型,研究了管材自然胀形区的成形特性,并通过数值模拟与冲击液压胀形试验对管材自然胀形区的成形特性进行了验证,为管材冲击液压胀形技术的后续发展奠定基础。
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