本文關(guān)鍵詞：波紋管液壓成形過程的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 波紋管 液壓成形 數(shù)值模擬 厚度減薄率 加載路徑

【摘要】：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,通過數(shù)值模擬分析了成形后波紋管各部位的變形情況,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罰函數(shù)算法和修正的庫侖摩擦定律計(jì)算,采用具有強(qiáng)大接觸分析功能的動(dòng)力顯式算法求解波紋管成形過程的應(yīng)力應(yīng)變場。(2)厚度減薄率是反映波紋管成形質(zhì)量的主要因素,通過波紋管液壓成形過程數(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波紋管減薄率的影響,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程中材料的各向異性,采用厚向異性系數(shù)反映面內(nèi)變形和厚向變形的差異。通過不同厚向異性系數(shù)材料波紋管成形數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)隨著厚向異性系數(shù)的增大,材料抵抗厚度方向的變形能力增大,因此減薄率減小。
【關(guān)鍵詞】：波紋管 液壓成形 數(shù)值模擬 厚度減薄率 加載路徑
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG394
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 課題的背景及研究意義11-14
• 1.1.1 課題的背景11-14
• 1.1.2 課題的研究意義14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.1 管材本構(gòu)方程的研究進(jìn)展15-17
• 1.2.2 材料性能的研究進(jìn)展17-18
• 1.2.3 工藝參數(shù)的研究進(jìn)展18-19
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容19-21
• 第2章 波紋管液壓成形的數(shù)值模型21-30
• 2.1 波紋管液壓成形的有限元算法21-22
• 2.2 材料模型22-25
• 2.2.1 屈服準(zhǔn)則22-24
• 2.2.2 本構(gòu)關(guān)系24-25
• 2.3 單元類型25-26
• 2.4 管坯與模具的接觸問題26-27
• 2.4.1 接觸處理26
• 2.4.2 摩擦處理26-27
• 2.5 有限元軟件DYNAFORM簡介27-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第3章 波紋管液壓成形工藝及數(shù)值模擬30-40
• 3.1 引言30
• 3.2 波紋管有限元模型30-32
• 3.2.1 幾何模型31
• 3.2.2 材料模型31-32
• 3.2.3 邊界條件32
• 3.3 主要工藝參數(shù)的確定32-35
• 3.3.1 軸向進(jìn)給32-33
• 3.3.2 屈服壓力33
• 3.3.3 破裂壓力33-34
• 3.3.4 成形內(nèi)壓34-35
• 3.4 虛擬加載時(shí)間的選取35-37
• 3.4.1 虛擬加載時(shí)間簡介35
• 3.4.2 不同虛擬加載時(shí)間的影響35-37
• 3.5 波紋管液壓成形過程實(shí)驗(yàn)37-39
• 3.6 本章小結(jié)39-40
• 第4章 液壓成形參數(shù)對波紋管減薄率的影響40-49
• 4.1 引言40
• 4.2 加載路徑對波紋管減薄率的影響40-45
• 4.2.1 波紋管厚度變化與應(yīng)力狀態(tài)的關(guān)系40-41
• 4.2.2 加載路徑簡介41
• 4.2.3 軸向進(jìn)給對波紋管減薄率的影響41-43
• 4.2.4 成形內(nèi)壓對波紋管減薄率的影響43-45
• 4.3 厚向異性系數(shù)對波紋管減薄率的影響45-47
• 4.3.1 厚向異性系數(shù)簡介45-46
• 4.3.2 不同厚向異性系數(shù)的影響46-47
• 4.4 本章小結(jié)47-49
• 第5章 結(jié)論與展望49-51
• 5.1 結(jié)論49-50
• 5.2 展望50-51
• 符號(hào)說明51-52
• 參考文獻(xiàn)52-55
• 致謝55-56
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和成果56

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本文編號(hào)：777055