薄壁管径压胀形失稳起皱规律的研究

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3、件（如汽车车架、发动机托架）时，可以减少零件与模具之间的摩擦阻力作用，避免因模具几何结构引起的材料流动困难，进而导致管件填充性不好或局部过度减薄而破裂等缺陷的产生。失稳起皱是管材径胀形的主要失效形式之一，研究径压胀形失稳起皱的形态、起皱特性及起皱规律等是更好地应用该技术服务于生产的前提。本文结合理论分析、有限元模拟和试验研究对管材径压胀形在不同成形阶段的成形性能及起皱特性进行了分析：在管材的自由胀形阶段，推导了管材发生屈服时的内部液压力、管件胀形区壁厚、环向半径及轴向半径的求解公式，推导了管件复合胀形阶段的临界屈服载荷，并结合试验

4、和有限元模拟验证了结论的可靠性；针对管材径压胀形起皱特性，提出了起皱识别指标，指出了肉眼可识别起皱临界值，结合径压胀形起皱特点提出了有益起皱判别准则，推导了有益起皱临界值；并结合模拟分析了在简单加载路径（线性加载和恒压加载）下1Cr13Mn9Ni1N不锈钢圆形管材径压胀形起皱分布规律；结合正交试验法分析了成形参数对起皱的影响，并对各成形参数对起皱的显著性进行了比较。研究结果表明：(1)根据自由胀形阶段管件胀形区力学模型所推导的管件胀形区壁厚、环向半径及轴向半径的计算公式(3-17)、(3-16)及(3-19)有一定的可靠性，可用于

5、管材自由胀形阶段成形性分析；同时，推导的自由胀形阶段及复合胀形阶段的管件初始屈服载荷的计算公式(4-6)及(4-19)具有一定的可靠性，可用于管件稳定性分析；所建立的管件力分析模型具有一定的可靠性；(2)管件胀形区与模具接触部位会出现向内凹的环向屈曲起皱状态；可以用管件横截面最小曲率Kmin作为起皱指标，且以Kmin的正负反映起皱的方向，

6、Kmin

7、表征起皱的程度；(3)结合管件径压胀形起皱特点，推导出当管件的起皱高度满足一定关系时，起皱可以提高管件的成形性，此时的起皱可视为有益起皱；(4)胀形方式对起皱的影响较大，径压胀形时的起

8、皱程度比自然胀形时要严重，且侧边的起皱比底边严重；加载路径对起皱的影响也较大，恒压加载比线性加载时的起皱要严重；(5)成形参数对起皱的影响表现为：材料强度系数、硬化指数、管件半径、胀形区长度对起皱的影响较大，管件壁厚及摩擦因素对起皱影响相对较小；按各因素对起皱影响的显著性从大到小可排序为：强度系数、胀形区长度、摩擦因素、材料硬化指数、管件半径与壁厚。本论文研究成果对管材径压胀形技术的深入研究和推广应用具有一定的借鉴和指导作用。关键词：薄壁管材；液压成形；径压；起皱I万方数据ABSTRACTABSTRACTThemainadvant

9、agesoftubehydroforming(THF)overconventionalmanufacturingtechniquesareenhancedcomponentstrengthandrigidity,reducedweightandassemblycostbyusingcommonmaterialmoreefficiently,soithasenjoyedincreasinglywidespreadapplicationinthemanufacture.Tubehydroformingwithradialcrushin

10、g(THFRC)hasadvantagesinforminglargediametersandlongerlengthstubes,suchascarchassis,enginecradles,etc.Itisbeneficialtoreducet