管件电磁成形电磁力分布特性分析

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1、第!卷第"期塑性工程学报5678!)68""###年$月%9:8"###%&’()*+&,-+*./010/23)40)33(0)4管件电磁成形电磁力分布特性分析;<武汉汽车工业大学材料科学与工程学院武汉=>##!#?黄尚宇;;常志华田贞武杨梅<哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨@A###@?王仲仁摘要B本文基于安培力定理建立了管件电磁成形时径向和轴向电磁力的计算公式C直观描述了线圈D工件系统几何参数与电磁力幅值的对应关系C阐述了轴向电磁力对提高材料成形性能的作用C用数值方法分析了径向和轴向电磁力的分布特性E分析

2、表明C细管较粗管成形困难C轴向电磁力在管端最大C忽略轴向电磁力会导致终态变形分析值小于实际值E关键词B管件F电磁成形F电磁力F分布特性中图分类号B/4>G@最近C本文作者O$P及+MM.9:UDV6O!CHP等人将数值@前言方法用于电磁成形的电磁场分析C获得了较为真实的磁压力分布和变形分析结果E但该方法计算复杂C前电磁成形是利用金属毛坯在强脉冲磁场中受电期准备<输入?工作量大C且根据计算结果不易直观分析各物理参数对磁压力的影响规律OHCGP磁力作用而产生塑性变形的一种高能率成形新工艺CC一旦线圈D其理论研究包括电路分

3、析和动态变形分析C二者交互工件系统的参数发生改变C须重新建立数值求解模影响E电路分析的目的是计算作用于工件的磁压力C型E此外C现有磁压力计算方法均未涉及作用于管坯并用于变形分析C因此C电磁力分析计算是分析电磁的轴向电磁力E为此C本文将综合现有工程解析法和数值分析法成形变形过程I优化力能及工艺参数的基础E的优点C通过解析推导建立管坯电磁成形电磁力的计用螺线管线圈加工管状毛坯是电磁成形的主要算公式C直观描述电磁力与各物理参数的定量关系C方式之一EJKL:MN等人O@P基于初I次级耦合电路模型用数值分析法求解电磁力的轴向分

4、布函数E当线圈D建立了管件电磁成形磁压力的计算公式C其他研究工作系统物理参数改变时C只须交互输入新的参数C者O"C>P也采用相同的方法分析过管件电磁成形的放电即可由程序自动计算出新的电磁力分布E过程E为简化计算C*7DQKNNK:L等O=P将初I次级耦合电路等效为具有相同电参数的单一RDSDT电路C给"电磁力解析出了另一种更为简单的磁压力计算方法E上述方法具有简明直观的特点C各物理参数与磁压力的关系在计管件电磁成形原理如图@所示C当高压放电开关算公式中得到了直观的反映C便于对工艺参数作定性W闭合C储能电容组T对螺线管

5、工作线圈放电C冲击调整C但由于磁压力公式是在线圈I工件足够长<或电流X

6、件C迫使磁感应线密集在线圈和工件的助项目E间隙内E线圈及工件合成磁场的轴向分量F修订日期B"###D>D>#向外的冲击压力c而合成磁场的径向分量d

7、工件磁导率!fgC&放电电流可表达为NMrO_uvwWSst>K6:kw!&图-管件电磁成形原理式中#./线圈半径01./线圈长度01/工件长度stSxg!ky&23/线圈及工件轴向中心距0#.$4/工件内半径uSzg!Hy&5678-*96:;6<=>?@A=>;B9?C+7:>B6;DEF>5?9C6:7G_HkSi-g!y{&_!Hygz&其中wUU时间!K&stUU放电电流幅值!I&uUU电流衰减系数zUU放电回路等效电阻!q&yUU放电回路等效电感!f&图H电磁力解析模型z及y的计算方法参见文献NrO,

8、5678HI:+=JK6K)?L>=?@A=>;B9?C+7:>B6;5?9;>G利用麦克思韦方程N-.O在工件上取图H所示的微元体作为研究对象M则nV"根据安培力定理N-.O有

9、}vL1S_vL!m1~!VwPL(Q!#.$4&LR!"($"(%&S’#!#.$4&LRL(oQSj}PL(Q!#.$4&LR!"#$"#%&S’(!#.$4&L