極小曲率半徑管充液剪切彎曲的成形機理研究

第1章概論

1.1引言

1.2板材充液成形技術(shù)介紹

1.2.1板材充液成形技術(shù)發(fā)展歷史概況

1.2.2板材充液成形技術(shù)分類及成形原理

1.2.3板材充液成形技術(shù)特點

1.2.4板材熱介質(zhì)成形技術(shù)優(yōu)勢及影響因素

1.2.5世界上部分著名的充液成形研究機構(gòu)

1.3板材充液成形技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展及研究現(xiàn)狀

1.3.1橡皮囊液壓成形階段

1.3.2充液成形技術(shù)階段

1.3.3充液成形技術(shù)的應(yīng)用

1.4板材熱介質(zhì)充液成形技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.4.1板材熱介質(zhì)充液成形技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展概況

1.4.2板材熱介質(zhì)成形技術(shù)設(shè)備國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.4.3板材熱介質(zhì)成形材料性能測試研究現(xiàn)狀

1.5發(fā)展趨勢

參考文獻(xiàn)

第2章本構(gòu)方程、屈服準(zhǔn)則及斷裂準(zhǔn)則

2.1本構(gòu)方程

2.1.1本構(gòu)方程定義與分類

2.1.2經(jīng)驗本構(gòu)模型及建模方法

2.1.3基于內(nèi)變量的物理本構(gòu)模型

2.2屈服準(zhǔn)則

2.2.1屈服準(zhǔn)則定義

2.2.2穩(wěn)定塑性材料屈服面外凸性和塑性應(yīng)變增量法向規(guī)則

2.2.3Barlat系列各向異性屈服準(zhǔn)則簡介

2.2.4Barlat2000屈服準(zhǔn)則各向異性系數(shù)的計算

2.3斷裂準(zhǔn)則

2.3.1基于應(yīng)力三軸度的斷裂準(zhǔn)則

2.3.2基于應(yīng)變能或損傷閾值判斷的斷裂準(zhǔn)則

參考文獻(xiàn)

第3章基于單動液壓機通用模架的充液拉深裝備及實例

3.1總體方案

3.2充液拉深通用模架的研制

3.2.1方案的確定

3.2.2超高壓液室的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其強度的有限元分析

3.2.3節(jié)能高效壓邊缸的設(shè)計

3.3液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計

3.3.1方案的選擇

3.3.2充液拉深液壓控制系統(tǒng)工作原理

3.3.3超高壓減壓裝置的特點

3.3.4減壓裝置超高壓密封形式的選擇

3.4計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計

3.4.1原理分析及方案的選擇

3.4.2計算機控制軟件的設(shè)計

3.4.3計算機控制系統(tǒng)的響應(yīng)性能分析

3.5板材充液成形設(shè)備實例

3.5.1HFS-300型充液拉深設(shè)備

3.5.2模架型式的充液成形裝備改造

3.5.3基于通用雙動液壓機的充液成形裝備改造

第4章板材充液拉深溢流壓力模型及反向建模技術(shù)

4.1充液拉深溢流臨界壓力

4.1.1筒形件充液拉深液室溢流壓力模型

4.1.2筒形件充液拉深溢流后流體壓力模型

4.1.3方盒形件充液拉深液室溢流壓力模型

4.1.4方盒形件充液拉深溢流后流體壓力模型

4.2液體流動計算模型的離散格式

4.2.1筒形件充液拉深液體流動模型離散格式

4.2.2方盒形件充液拉深液體流動模型離散格式

4.3充液室液體壓力的功能研究

4.3.1摩擦保持及溢流潤滑效果

4.3.2液室壓力對零件成形性的影響

4.3.3液室最高壓力與板材成形極限的關(guān)系

4.4軟拉延筋的功能分析

4.4.1筒形件充液拉深軟拉延筋

4.4.2方錐盒形件充液成形直邊與拐角處軟拉深筋的功能分析

4.5基于反向建模的精確材料模型優(yōu)化策略

4.5.1材料和模具工裝

4.5.2優(yōu)化方法

4.5.3確定目標(biāo)函數(shù)和變量

4.5.4使用優(yōu)化材料參數(shù)分析過程成形參數(shù)的作用

第5章基于先進(jìn)板材充液成形技術(shù)的衍生工藝措施

5.1方盒零件圓形凹模局部約束成形

5.1.1工具及材料

5.1.2模擬中的網(wǎng)格模型

5.1.3成形的盒形零件以及失效形式

5.1.4壁厚分布

5.1.5成形極限分析

5.1.6考慮軋制方向的坯料不同定位

5.2多層板充液成形:基于中間鋁箔成形的實驗分析及數(shù)值模擬

5.2.1主要參數(shù)和數(shù)值模擬模型

5.2.2筒形件成形

5.2.3厚度分布

5.2.4討論分析

5.2.5起皺和破裂的防止

5.2.6成形極限的提高

5.2.7凹模型腔壓力變化的影響

5.3徑向加壓輔助充液拉深

5.3.1材料及有限元模型

5.3.2壓力邊界

5.3.3壓邊間隙

5.3.4凸模力

5.3.5預(yù)脹形

5.3.6工藝窗口

5.3.7精度分析

5.3.8壁厚分布

5.3.9成形極限預(yù)測

5.3.10失效模式

5.3.11摩擦因數(shù)的影響

5.3.12起皺預(yù)測

5.3.13平面各向異性

參考文獻(xiàn)

第6章典型復(fù)雜薄壁構(gòu)件充液成形分析

6.1小錐形件充液成形分析

6.1.1小錐形件充液成形過程有限元模型

6.1.2基本工藝條件及材料設(shè)定

6.1.3初始反脹壓力對成形的影響

6.1.4初始反脹高度對成形的影響

6.1.5液室壓力變化對成形的影響

6.1.6凸模與板材的摩擦因數(shù)對成形的影響

6.1.7小錐形件二次充液拉深過程數(shù)值模擬

6.1.8小錐形件初次拉深實驗

6.1.9小錐形件二次拉深實驗

6.2復(fù)雜微小w環(huán)成形工藝及其數(shù)值模擬

6.2.1W環(huán)基本特征描述

6.2.2W環(huán)成形工藝及模具結(jié)構(gòu)

6.2.3有限元模型的建立

6.2.4成形模擬實驗方案

6.2.5上(下)模A與坯料的摩擦因數(shù)對初始成形的影響

6.2.6芯模與坯料的摩擦因數(shù)對初始成形的影響

6.2.7中模B與坯料的摩擦因數(shù)對初始成形的影響

6.2.8上模A與下模A的開模間距對初始成形的影響

6.2.9成形工藝參數(shù)優(yōu)化

6.2.10液室壓力加載曲線對初始成形的影響

6.3鋁合金方盒異型件充液成形

6.3.1零件特征及材料參數(shù)

6.3.2失穩(wěn)控制有限元分析

6.3.3實驗研究

6.4飛機大型復(fù)雜雙曲度蒙皮充液成形數(shù)值模擬及實驗研究

6.4.1零件概述

6.4.2零件成形工藝設(shè)計

6.4.3數(shù)值模擬

6.4.4實驗結(jié)果及零件缺陷分析

第7章板材熱介質(zhì)充液成形設(shè)備

7.1總體方案確定

7.2加熱系統(tǒng)設(shè)計

7.2.1加熱室主體加熱設(shè)計

7.2.2底加熱板設(shè)計

7.2.3模具加熱塊設(shè)計

7.2.4隔熱保溫設(shè)計

7.2.5各加熱部分功率設(shè)計

7.3冷卻系統(tǒng)設(shè)計

7.3.1液壓機機架部分冷卻

7.3.2增壓缸部分冷卻

7.4液室結(jié)構(gòu)設(shè)計及其強度分析

7.5增壓裝置設(shè)計

7.6關(guān)鍵部位高溫高壓密封設(shè)計

7.6.1液室上的靜密封

7.6.2增壓缸筒上的動密封

7.7液壓控制系統(tǒng)及計算機控制系統(tǒng)

7.7.1液壓控制系統(tǒng)

7.7.2計算機控制系統(tǒng)

7.2.3模具加熱塊設(shè)計201

7.2.4隔熱保溫設(shè)計201

7.2.5各加熱部分功率設(shè)計202

7.3冷卻系統(tǒng)設(shè)計203

7.3.1液壓機機架部分冷卻203

7.3.2增壓缸部分冷卻204

7.4液室結(jié)構(gòu)設(shè)計及其強度分析205

7.5增壓裝置設(shè)計206

7.6關(guān)鍵部位高溫高壓密封設(shè)計207

7.6.1液室上的靜密封207

7.6.2增壓缸筒上的動密封208

7.7液壓控制系統(tǒng)及計算機控制系統(tǒng)209

7.7.1液壓控制系統(tǒng)209

7.7.2計算機控制系統(tǒng)209

第8章板材熱介質(zhì)成形力學(xué)解析211

8.1主應(yīng)力法力學(xué)解析基本方程211

8.1.1任意薄壁件回轉(zhuǎn)體平衡方程211

8.1.2塑性方程214

8.1.3應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系215

8.2筒形件充液拉深成形厚度法向應(yīng)力215

8.3筒形件溫?zé)峤橘|(zhì)拉深典型區(qū)域應(yīng)力解析217

8.3.1基本參數(shù)及有限元建模217

8.3.2法蘭應(yīng)力分析219

8.3.3凹模圓角應(yīng)力分析224

8.3.4筒壁處應(yīng)力分析232

參考文獻(xiàn)235

第9章三向應(yīng)力狀態(tài)板材充液成形應(yīng)力狀態(tài)及成形性分析236

9.1厚度法向應(yīng)力對屈服軌跡的影響236

9.1.1筒形件充液拉深在屈服軌跡上的應(yīng)力分布236

9.1.2平面應(yīng)力狀態(tài)下屈服軌跡變化238

9.2板材充液熱成形力學(xué)特征239

9.2.1(βav,ε)及(η,ω)坐標(biāo)空間239

9.2.2斷裂韌性與βav及η關(guān)系定性分析240

9.2.3流體壓力對板材充液成形應(yīng)力狀態(tài)的影響242

9.2.4有限元結(jié)果分析245

9.3(η，ω)空間Mohr-Coulomb斷裂軌跡實驗確定248

9.4考慮厚度法向應(yīng)力的Smith模型251

9.4.1Smith模型應(yīng)力應(yīng)變分量251

9.4.2平面應(yīng)力條件下極限應(yīng)變確定252

9.4.3(βav,ε)及(η,ω)坐標(biāo)空間253

9.4.4理論預(yù)測結(jié)果分析254

9.5考慮厚度法向應(yīng)力的M-K修正模型257

9.5.1M-K模型及理論基礎(chǔ)257

9.5.2M-K模型求解258

9.5.3計算過程分析260

9.5.4結(jié)果及成形性改善分析261

第10章鋁合金板材脹形熱塑性變形行為及本構(gòu)模型研究268

10.1脹形實驗獲得應(yīng)力應(yīng)變曲線的考慮269

10.1.1脹形實驗獲得應(yīng)力應(yīng)變曲線原理269

10.1.2脹形中壓力率控制的考慮269

10.2脹形實驗270

10.2.1脹形實驗機及裝置270

10.2.2實驗結(jié)果272

10.3流動應(yīng)力計算274

10.3.1脹形試樣球形度評估274

10.3.2脹形流動應(yīng)力典型計算模型比較及流動應(yīng)力計算276

10.3.3壓力率與應(yīng)變率的關(guān)系283

10.4板材熱介質(zhì)成形本構(gòu)模型285

10.4.1流動應(yīng)力方程286

10.4.2硬化準(zhǔn)則287

10.4.3位錯密度演化288

10.4.4基于微觀機制的熱脹形本構(gòu)方程289

10.5本構(gòu)方程參數(shù)確定290

10.5.1本構(gòu)方程離散數(shù)值格式290

10.5.2本構(gòu)模型中材料常數(shù)的確定291

10.6本構(gòu)方程的隱式積分法293

10.6.1徑向返回算法293

10.6.2切線剛度矩陣更新297

10.6.3有限元實現(xiàn)步驟301

參考文獻(xiàn)303

第11章筒形件熱油介質(zhì)拉深成形過程分析及回彈控制305

11.1充液熱成形與熱成形及常溫充液成形的對比307

11.2充液熱成形可控溫度場研究313

11.2.1等溫溫度場對材料性能的影響313

11.2.2差溫溫度場對材料性能的影響316