機械工程學報：一種基于等勢場的脹形坯料反推新方法
2022-07-23【作 者】李超;李付國;張瑩;李超玲;劉玉紅
【前言】
圓板自由脹形是超塑性材料壓力加工罩殼類薄板零件的基礎(chǔ)，求解該工藝在任一脹形瞬時某位置處的板厚、應(yīng)變、應(yīng)力和脹形氣壓等參數(shù)時，采用經(jīng)典的方法需聯(lián)立求解應(yīng)力平衡方程、應(yīng)變幾何方程、本構(gòu)方程和屈服準則等約束條件，故計算過程復(fù)雜…。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，快捷高效地生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的制件己成為塑性加工技術(shù)的發(fā)展方向，也是市場變化的客觀需求。在進行脹形件生產(chǎn)中，如何提高生產(chǎn)效率，如何保證制件的質(zhì)量，以及如何才能節(jié)省原材料等問題，都直接影響到生產(chǎn)效益的高低，而這些都與坯料的選取有著密切的關(guān)系。傳統(tǒng)的坯料計算方法多是一些湊合性質(zhì)的經(jīng)驗公式，或是一些極其復(fù)雜的理論解析公式，應(yīng)用起來局限性很大且精度難以滿足要求。用有限元法分析固然有效，但分析過程費時費力且對計算機性能要求較高，遠遠不能達到提高生產(chǎn)效率、適應(yīng)市場快速變化的客觀需求。
針對以上問題，以Tc4合金為材料，用一種新的計算方法來研究圓平板脹形時坯料的選擇與成形過程控制問題。將類等勢場反推法應(yīng)用到脹形工藝過程中，利用靜電場試驗找出材料的變形軌跡，據(jù)此直接計算出一些相關(guān)數(shù)據(jù)，并驗證了該方法的可行性與可靠性。
【結(jié) 論】
(1)通過分析，論證了塑性變形時金屬流動與靜電場中等勢面分布的相似性，模擬試驗證實了類等勢場反推法關(guān)于變形軌跡描述的可行性。
(2)通過和有限元計算結(jié)果相比較，驗證了類等勢場反推法的計算思路是可行的，從而也就驗證了應(yīng)用類等勢場反推法計算脹形坯料方法的正確性，與傳統(tǒng)方法相比較，該方法具有計算速度快、可靠性高、易于實現(xiàn)等特點。
(3)這里只是應(yīng)用類等勢場反推法對簡單的圓板脹形問題進行了初步研究，對于更一般的塑性成形問題，原理上類等勢場反推法仍適用。如將其與等參變換思想更好地結(jié)合起來，這種方法在求解復(fù)雜的塑性成形問題中將具有廣闊的應(yīng)用前景。
以下是正文：
