纤维增强金属层板(FMLs)凭借其卓越的力学性能在众多领域中得到了广泛应用,成为当今研究的焦点。为解决未固化层板成形性及破裂形式不清晰的问题,本研究采用液压胀形试验,探讨了在不同边界条件下GLARE层板的成形极限。首先,借助理论方法建立了胀形顶点区域各组分材料受力表达式,并讨论了层间摩擦对成形极限的影响。其次,通过液压胀形试验分析了流体压力作用下纤维增强金属层板的失效形式,并建立了典型成形极限曲线图。最后,借助有限元仿真对上述试验进行了复现,研究结果表明,层间摩擦的增加显著降低了纤维增强金属层板的成形性,与理论分析及实验数据一致。该成形极限图不仅可以对成形效果进行评估,也为工艺参数优化提供参考依据。

基于板料成形模拟的CAE软件Dynaform,研究了低碳钢管在不同加压方式下的自由胀形,比较了单直线加压、折线加压与脉动加压三种加压方式对胀形质量的影响;同时,研究了折线加压下不同梯度的加载压力对成形的影响;在脉动加压下,研究了不同的基础压力与脉动幅值、轴向进给速度对成形的影响。结果表明,在脉动加压与合适的折线加压方式下,管材胀形区的厚度更高,成形质量较佳。轴向进给速度、脉动幅值与基础压力的大小均会对成形结果产生影响。

针对文丘里管流量计现阶段生产工艺工序多、轻量化困难的问题,提出液压胀形工艺生产文丘里管流量计。为了探究各工艺参数对文丘里管流量计液压胀形的影响,以材料力学为理论基础,基于有限元软件进行单因素数值模拟,探究成形效果较好的加载路径、接触面摩擦因数以及加载压力。以数值模拟结果为依据进行实验验证,并将数值模拟结果与实验结果进行对比。结果表明,实验壁厚与仿真壁厚变化趋势一致。仿真壁厚最大减薄处位于过渡区与成形区结合处,减薄率为28.9%,最大应变为0.3043,整体壁厚变化连续性强。

随着冷冲压工艺的进步,特别是 液压胀形技术的应用,结构复杂的泵体原来只能采用铸造工艺成形的,现在可直接用SUS304不锈钢板材,经冲压,拉伸,胀形加工而成,本文详细阐述了几种 胀形方式,指出液压胀形具有胀形力大,产品表面外观质量美观,效率高等优点,是目前比较理想的工艺方法.

本文基于弹塑性大变形三维非线性有限元和间隙接触元,首次对棱台型双层无间隙球形容器无模胀球成型过程进行了较全面的数值模拟,得到了内外层球壳板面变形规律和胀球过程中不同位置处法向接触力的大小与分布规律,卸载后的间隙分布及贴合情况,内外层壁厚的变化规律。数值模拟结果与实验结果基本吻合。

不锈钢板式热沉具有低温性能好、生产周期短、生产成本低等特点,已经广泛应用于国外航天器环境模拟试验设备中,是热沉发展的新趋势。为掌握不锈钢板式热沉的加工工艺,建立不锈钢热沉液压胀形有限元分析模型,研究滚弯预成形工序、边界压紧力和焊点布局等工艺参数对热沉位移分布、应变分布和厚度分布的影响,以及焊点布局、胀形压力对流道高度和成形均匀性的影响规律,得到合理的工艺参数,为航天器真空热试验用不锈钢板式热沉的研制和生产提供了指导。研究成果目前已成功应用于KM8为代表的空间环境模拟器的百余套热沉研制中,取得了良好效果。

锥形消声管的出现提高了扩张室式消声器的空气动力学性能以及声学性能,该类管件的内曲面具有变截面和连续光滑的特点,为提高锥形消声管的制造效率,提出了使用液压胀形工艺生产锥形消声管的方法,使用该技术可以减小锥形消声管壁厚、降低管件重量,从而提高车辆的燃油经济性。针对液压胀形工艺,采用有限元仿真结合响应面优化的方法,研究了胀形内压力、锥形管锥度与摩擦因数对成形结果的影响。得到最优参数为:胀形内压力为42.573 MPa、锥度为16.89%、摩擦因数为0.076。采用最优参数进行实验得到了合格的锥形管产品,验证了液压胀形锥形管的可行性,证明了运用有限元仿真结合响应面优化方法可对锥形消声管的液压胀形过程进行优化。

为探究矩形波纹管液压胀形的变形特征,基于ABAQUS/Explicit有限元平台建立了矩形波纹管液压胀形过程的三维有限元模型,通过有限元仿真揭示了矩形波纹管液压胀形过程中直线段、过渡圆角段的变形特征,获得了主要工艺参数对成形质量的影响。结果表明,从矩形波纹管直线段向过渡圆角段方向路径上看,波高呈连续递减趋势,且在过渡圆角段最小;最大壁厚减薄率和等效塑性应变均出现在过渡圆角段中间位置波峰处。过渡圆角半径、成形内压力、模片间距对波高和周向壁厚减薄率影响较大,且呈正比关系。在相同壁厚减薄率下,模片间距对波高的影响大于成形内压力。

对比分析了钛焊管材质、直径和壁厚对液压胀形的应力要求,针对胀形开裂钛焊管进行研究分析。结果表明,钛焊管胀形破裂的原因主要与焊缝区域的局部偏薄有关;通过优化焊接技术、控制焊缝和热影响区壁厚等措施来获得良好焊缝,使厚度过渡较平滑且最薄区域与基体厚度差异<5%,钛焊管可实现批量胀形合格目的。

简单介绍了液压胀形工艺的基本原理及过程,通过动态显式有限元软件DYNAFORM模拟了管子液压胀形过程中可能出现的缺陷,对各缺陷的成因逐一进行了分析,并提出了对策及预防措施,为液压胀形技术的应用提供参考.