兵器材料科學(xué)與工程：軸對(duì)稱超塑充模脹形有限元模擬
2023-04-21【作 者】李園春;劉馬寶;吳詩(shī)
【引 言】
由于超塑成形工藝所具 有的極大優(yōu)越性使之于宇航、電子等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛并具有廣闊的前景 。但超塑成形中材料往往空洞化 ，這不但會(huì)降 低材料的成形極限，還會(huì)消弱成形零件在使用過程的機(jī)械性能[1-2]、，故而近年來(lái)對(duì)成形過程中空洞的發(fā)展及影響的研究受到很大重視。
近年來(lái)，對(duì)超塑自由脹形過程舶有限元模擬已有很多研究[3-4] ，但對(duì)超塑充模脹形，尤其是考慮空洞效應(yīng)的有限元模擬尚未見國(guó)內(nèi)外報(bào)導(dǎo)。這可能是由于充模脹形時(shí)單元不斷貼模而使邊界條件不斷改變 ，摩擦問題難以處理從而造成計(jì)算過程不穩(wěn)定 ，難于收斂有關(guān)。此外 ，如何恰當(dāng)耦合計(jì)算 空洞發(fā)展也是難點(diǎn)所在。
本文采用大變形剛粘塑性有限元模擬研究了軸對(duì)稱錐形模超塑脹形過程及其間空洞的發(fā)展過程 。分析了材料參數(shù) (如應(yīng)變速率敏感指數(shù) )及模具幾何形狀參數(shù) (如相對(duì)高度H ／R 、模具圓角半徑r，模具傾角θ以及板料初始厚度 ，摩擦因子A )對(duì)整個(gè)充模過程及脹形件輪廓厚度不均性的影響和脹形過程中空的發(fā)展過程。所得結(jié)果對(duì)超充模脹形的理論研究和實(shí)際工藝設(shè)計(jì) ，如合理確定模具形狀、工藝規(guī)范等均具有重要意義。
【結(jié) 論】
本文采用有限元法模擬了錐型模超塑充模脹形過程 ，研究了材料參數(shù)，模具幾何形狀參數(shù)等對(duì)脹形過程和脹形件輪廓厚度的影響和脹形過程中空洞的脹大過程 。結(jié)果表明，欲獲得最佳的厚度均勻分布。應(yīng)盡量在大的值，小的摩擦，合理的模具相對(duì)高度與傾角及較大的模具圓角下脹形；為避免發(fā)生空洞型失穩(wěn)，應(yīng)控制變形量及采用相應(yīng)的空洞抑制方法，如改善熱處理 ，施加背壓等 。另外 ，控制變形量也是防止宏觀頸縮失穩(wěn)的要求 ?？刂谱冃瘟靠赏ㄟ^選擇最佳的模具相對(duì)高度 、圓角等模具幾何形狀參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
以下是正文：
