波紋管液壓成形過程的數(shù)值模擬與實驗研究.pdf

1、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，同時在管坯兩端施加軸向推力，從而使管坯沿徑向局部擴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)實意義。
　　本文運用有限元分析軟件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

2、各部位的變形情況，同時進行波紋管的液壓成形實驗，對數(shù)值模擬結(jié)果進行驗證，最后分析了軸向進給、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屈服準則和J.H.Holloman應變強化模型，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算，采用具有強大接觸分析功能的

3、動力顯式算法求解波紋管成形過程的應力應變場。
　　(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。同時進行了波紋管成形和測厚實驗，比較了波紋管減薄率的數(shù)值模擬和實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)兩者吻合較好。
　　(3)研究了軸向進給參數(shù)對波紋管減薄率的影響。比較了軸向進給位移的四種加載路徑：臺階形路徑、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

4、響，結(jié)果為臺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。說明在總軸向進給位移不變條件下，成形初期快速進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，會因成形內(nèi)壓與軸向進給之間匹配不合理，導致波峰處出現(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，