对于双母线椭球壳液压胀形过程应力与变形分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com第5l卷第18期机械工程学报V_01．51N0．182015年9月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGSep．2O15DoI：10．3901，JME．2015．18．083双母线椭球壳液压胀形过程应力与变形分析木张伟玮苑世剑1，2(1．哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001；2．哈尔滨工业大学金属精密热加工国家级重点实验室哈尔滨1500011摘要：通过设计双母线椭球壳作为胀形前预制壳，解决了初始轴长比大于√2的椭球壳在胀形过程赤道带起皱的问题。为分析双母线椭球壳胀形过程的应力与变形特点，进行初始轴长比为1．5和1．7

2、的双母线椭球壳液压胀形试验研究和数值模拟。通过数值模拟，揭示双母线椭球壳无模胀形避免起皱的机理。在变形过程中，赤道带板料一致承受双向拉应力作用；赤道带焊缝处在变形初始阶段存在纬向压应力，产生的原因是焊缝处多面壳体二面角展开过程存在弯曲效应，在焊缝外表面带来附加压应力，该压应力不足以引起失稳起皱；随压力升高，壳体各处均受双向拉应力作用。通过试验研究，绘制典型点的应力轨迹图，揭示双母线椭球壳胀形过程中塑性变形发展及壁厚变化规律。极带最先发生塑性变形，随着压力的升高，塑性逐渐向赤道线方向发展，赤道线最后发生塑性变形；壳体侧瓣中心线比焊缝线更容易发生塑性变形。极带的变形量大于赤道带，所以壁厚的最

3、大减薄位于极点，最大减薄率分别为10．4％和16．3％。最终获得合乎设计要求的椭球壳。关键词：双母线椭球壳；椭球壳；液压成形；应力轨迹中图分类号：TG394StressandDeformationAnalysisonHydro-formingProcessofEllipsoidalShellswithDoubleGeneratingLinesZHANGWeiweiYUANShijian’(1．SchoolofMaterialsScienceandEngineering，HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001；2．NationalKeyLabora

4、toryofPrecisionHotProcessingofMetals，HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001)Abstract：Anellipsoidalshellwithdoublegeneratinglinesisdesignedasthepre-formshell，whichcanavoidthewrinklingoccurrenceontheequatorialzoneduringhydro—formingofellipsoidalshellswiththeaxislengthratioexceeding42．Inordertoana

5、lyzethestressdistributionanddeformationduringhydro-forming，experimentalresearchalongwithsimulationofellipsoidalshellswiththeaxislengthratio1．5and1．7arecarriedout．Themechanismofavoidingwrinklingispointedoutbysimulation．Thesheetmaterialsontheequatorialzonesuferfromdoubletensionstress，whiletheweldse

6、amsufersfromlatitudinalcomPressivestressatearlystageofdeformation．Thereasonisthattheinitialdihedralanglebetweenlateralpetalswouldbegraduallyflatten，whichbringsamomentandthecompressivestressontheweldseam．However,itisnotsuficientforcausingwrinkling．Stresslocusoftypicalpointsisillustrated，andtheexpa

7、ndingofplasticdeformationandthicknessdistributionareanalyzed．PlasticdeformationfirstOccursonthepoleandthenexpandstowardsequatorialline，andthesheetmaterialsaredeformedpriortotheweldseamsalonglatitudinaldirection．Themaxi