機(jī)械工程學(xué)報(bào)：一種基于等勢(shì)場(chǎng)的脹形坯料反推新方法
2022-07-23【作 者】李超;李付國(guó);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(lèi)薄板零件的基礎(chǔ)，求解該工藝在任一脹形瞬時(shí)某位置處的板厚、應(yīng)變、應(yīng)力和脹形氣壓等參數(shù)時(shí)，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(zhǔn)則等約束條件，故計(jì)算過(guò)程復(fù)雜…。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(chǎng)變化的客觀需求。在進(jìn)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(wèn)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(jì)算方法多是一些湊合性質(zhì)的經(jīng)驗(yàn)公式，或是一些極其復(fù)雜的理論解析公式，應(yīng)用起來(lái)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(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力且對(duì)計(jì)算機(jī)性能要求較高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到提高生產(chǎn)效率、適應(yīng)市場(chǎng)快速變化的客觀需求。
針對(duì)以上問(wèn)題，以Tc4合金為材料，用一種新的計(jì)算方法來(lái)研究圓平板脹形時(shí)坯料的選擇與成形過(guò)程控制問(wèn)題。將類(lèi)等勢(shì)場(chǎng)反推法應(yīng)用到脹形工藝過(guò)程中，利用靜電場(chǎng)試驗(yàn)找出材料的變形軌跡，據(jù)此直接計(jì)算出一些相關(guān)數(shù)據(jù)，并驗(yàn)證了該方法的可行性與可靠性。
【結(jié) 論】
(1)通過(guò)分析，論證了塑性變形時(shí)金屬流動(dòng)與靜電場(chǎng)中等勢(shì)面分布的相似性，模擬試驗(yàn)證實(shí)了類(lèi)等勢(shì)場(chǎng)反推法關(guān)于變形軌跡描述的可行性。
(2)通過(guò)和有限元計(jì)算結(jié)果相比較，驗(yàn)證了類(lèi)等勢(shì)場(chǎng)反推法的計(jì)算思路是可行的，從而也就驗(yàn)證了應(yīng)用類(lèi)等勢(shì)場(chǎng)反推法計(jì)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(jì)算速度快、可靠性高、易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。
(3)這里只是應(yīng)用類(lèi)等勢(shì)場(chǎng)反推法對(duì)簡(jiǎn)單的圓板脹形問(wèn)題進(jìn)行了初步研究，對(duì)于更一般的塑性成形問(wèn)題，原理上類(lèi)等勢(shì)場(chǎng)反推法仍適用。如將其與等參變換思想更好地結(jié)合起來(lái)，這種方法在求解復(fù)雜的塑性成形問(wèn)題中將具有廣闊的應(yīng)用前景。
以下是正文：
