对于双层复合管液压胀接成形影响因素分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com第4期(总第191期)机械工程与自动化NO．42015年O8月MECHANICALENGINEERING8LAUTOMATIONAug．文章编号：1672—6413(2015)04—0215—02双层复合管液压胀接成形影响因素分析徐龙江，雷君相，高贵杰，孙丹阳(1．上海理工大学机械工程学院，上海200093；2．上海理工大学材料科学与工程学院，上海200093)摘要：采用弹塑性理论，分析双层复合管液压胀接过程中内外管壁应力应变状态，得出了液压力与残余接触压力之间的关系式，并给出了外管只发生弹性变形时的液压力范围；通过分析液压力与残余接触压力关系式，得出液压

2、胀接后内外管之间的残余接触压力随着液压力、内外管弹性模量比值的增加而增大，随着内外管之间初始间隙的增加而减小。关键词：液压胀接；复合管；影响因素；分析中图分类号：TP391．7文献标识码：B0引言问题。双层复合管由不同金属材料的内层管和外层管组成，内外管之间紧密结合，在受力的作用下，内外管同时变形。双层复合管由于具备两种材料特性，在输送液体过程中能满足腐蚀性强、磨损大及温度高等特殊环境要求[1]，因此广泛应用于石油、化工、核电及机械．．——．．——．．——．——．．——．．制造等领域。提高复合管之间的残余接触压力是研究复合管液压胀接成形方法的关键]。影响胀接残余接触压力的因素很多，本文将根据

3、弹塑性理论推导出残余接图1双层复合管结构图触压力计算公式，并分析内外管材料弹性模量、内外管2．2内层管胀形阶段应力分析之间初始间隙以及液压力对内外管之间残余接触压力由于内外管间存在一定间隙，当内层管的外壁与的影响，为双层复合管材料、尺寸选择以及相关工艺参外层管的内壁刚要接触时，内层管已发生较大的塑性数的选择提供理论依据，对液压胀管具有重要的工程变形而进入全面屈服阶段，忽略较小的弹性应变，此意义及参考价值。时内层管内的应力近似为：1液压胀接成形基本原理一+E△￡≈靠+E／R．(1)双层复合管结构]如图1所示。内外层管均为厚其中：、、E、Ae分别为内层管材料的应变强化应壁管，内外管材料不同，胀接

4、前内、外管之间存在间隙。力、屈服强度、线性强化模量、塑性变形量；为内外管液压胀接过程分为如下3个阶段：①将内管放人外管初始间隙；R为外管内半径。分析时认为在液压胀并置于相应模具内，对内管内壁加载液压力，直至内管接过程中保持不变。外壁与外管内壁相接触；②持续对内管内壁加载，直至2．3复合管胀接过程中应力应变分析达到最大胀形量，完成保压过程；③对内管内壁卸载液在内外管接触之前，内外管之间的接触压力为0，压力，直至胀管液压力为零，内外管之间存在残余接触随着内层管内液压力的增加，内层管发生塑性变形并压力。与外层管接触，并产生接触压力，内层管受到管内液2双层复合管液压胀接弹塑性力学分析压力和管外接触压

5、力Pc的作用，处于平衡状态。按2．1基本假设照塑性理论，依据VonMises屈服准则，内层管外壁基本假设如下：面的应力状态为：(1)内层管将发生较大的塑性变形，应考虑材料fm一P的强化，假设内层管为线弹性强化材料模型；而外层}一，一p管只发生弹性变形，将外层管设定为理想弹塑性线性一．(2)材料模型。f2，，R(2)内外管均按厚壁管处理，由于管材较长，轴向It～c===mR--~'to’应变很小，所以将内外管的变形过程简化为平面应变收稿日期：2014～06—20；修订日期：2015—04—30作者简介：徐龙江(1988一)，男，山东临沂人，在读硕士研究生，研究方向为板材充液拉深成形、管材液压胀

6、形。学兔兔www.xuetutu.com·216·机械工程与自动化2015年第4期其中：、{70i。分别为内层管外壁面的径向应力和周向2．6液压胀接成形液压力取值范围应力；t。为胀形后内管壁厚。双层复合管液压胀接成形后内外管相互接触，若根据广义虎克定律，内层管外壁的周向弹性应变内外管之间存在一定的残余接触压力，则P≥0，由为：式(11)可求出最小液压力为：￡跏一i1『[L一。／-6-O"～(1一t)P一c]J．(3)P>_兰=盯(Ink+A)．(12)其中-E、分别为内层管材料弹性模量、泊松比。在一定范围内残余接触压力P随液压力P的外层管内壁受到接触力P的作用处于弹性状态，增加而增大，但外层

7、管的弹性变形是有限的，当外层令K：lli(其中，R。为外层管外半径)，根据拉梅尔公管内壁开始屈服时，其弹性变形达到最大。外层管内壁开始屈服时接触压力P为：式[7]，外层管内壁面的应力状态为：fm一一P．(13)其中：为外层管材料屈服强度。1Pc-丽K2+1将式(13)代人式(11)，得出外层管只发生弹性变其中：、分别为外层管内壁面的径向应力和周向形时的最大液压力P为：应力。P≤+-兰=lnk。(14)根据广义