機(jī)械科學(xué)與技術(shù)：基于DASYLab的管材軸壓脹形的加載控制
2022-08-06【作 者】田仲可;馬澤恩
管材液壓脹形工藝是整體成形幾何形狀復(fù)雜的中空薄壁管子結(jié)構(gòu)件的一種重要制造方法。與傳統(tǒng)的先分片成形再拼焊的加工工藝相比，管材液壓脹形工藝具有工序集成度高、工件重量輕、成形質(zhì)量穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，是一種先進(jìn)制造工藝方法。目前，德國(guó)、美國(guó)等汽車(chē)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都將這項(xiàng)技術(shù)視為實(shí)現(xiàn)“車(chē)身輕量化”的有效工藝途徑，竟相投入大量人力、物力和財(cái)力加以研究和應(yīng)用[f ms 1。同時(shí)，管材液壓脹形工藝對(duì)于提高航空航天工業(yè)的加工制造水平也具有重要意義。
能否有效抑制管壁(局部)過(guò)度變薄，從而使成形出的工件的壁厚盡可能均勻，是提高管材液壓脹形工藝的可成形性的首要問(wèn)題，一直受到塑性成形研究領(lǐng)域和工業(yè)界的高度重視。目前，實(shí)際生產(chǎn)中常采用在軸向施加適當(dāng)壓力的方式，即所謂的軸壓脹形工藝，來(lái)促使材料向變形區(qū)域流動(dòng)，以期補(bǔ)償壁厚減薄。
管材僅在內(nèi)壓P作用下的自然脹形，變形區(qū)主要承受雙向拉應(yīng)力(厚向應(yīng)力相對(duì)較小可予忽略)的平面應(yīng)力狀態(tài)和兩向拉伸、一向壓縮的三向應(yīng)變狀態(tài)，而在這種應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)下，極易發(fā)生壁厚嚴(yán)重變薄甚至破裂。在軸壓脹形方式下，如果軸向壓力F施加得當(dāng)，不僅可以使管坯在脹形過(guò)程中產(chǎn)生軸向壓縮應(yīng)變，從而補(bǔ)償了脹形區(qū)材料的不足，而且可以使脹形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)得到改善。
為了對(duì)軸壓脹形的加載控制機(jī)理進(jìn)行研究，建立一套行之有效的實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)是相當(dāng)必要的。本文即是作者在這一方面所做的嘗試。
【結(jié) 論】
上述加載控制邏輯的物理實(shí)現(xiàn)是通過(guò)相關(guān)的傳感器系統(tǒng)和DASYLab的專(zhuān)用控制主板完成的，具體細(xì)節(jié)本文從略。
圖3和圖4分別是實(shí)驗(yàn)中所采用的DASYLab的數(shù)據(jù)I/O界面和數(shù)據(jù)處理界面。圖5顯示了實(shí)驗(yàn)中所獲得的線性加載控制的實(shí)際結(jié)果。作者在實(shí)驗(yàn)中嘗試了四種不同的管材，對(duì)每一種管材均在不同的線性因子k和初始軸向壓力F。的組合下進(jìn)行了軸壓脹形實(shí)驗(yàn)，以檢驗(yàn)所建立的加載控制系統(tǒng)的性能。從圖6可以看出線性因子k對(duì)最終的成形結(jié)果的影響是相當(dāng)顯著的。
以下是正文：
