波纹管液压成形过程的数值模拟与实验研究

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1、全日制专业学位硕士学位论文论文题目：波纹管液压成形过程的数值模拟与实验研究作者姓名唐治东指导教师卢志明教授学科专业动力工程所在学院机械工程学院提交日期2015年11月浙江工业大学硕士学位论文波纹管液压成形过程的数值模拟与实验研究作者姓名：唐治东指导教师：卢志明教授浙江工业大学机械工程学院2015年11月DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterNumericalSimulationandExperimentalStudyofBellow

2、sHydroformingCandidate:TangZhidongAdvisor:LuZhimingCollegeofMechanicalEngineeringZhejiangUniversityofTechnologyNov2015浙江工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已

3、在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在______年解密后适用本授权书。2．不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日浙江工业大学硕士学位论文波纹管液

4、压成形过程的数值模拟与实验研究摘要波纹管的液压成形是利用液体介质在管坯内部施加高压，同时在管坯两端施加轴向推力，从而使管坯沿径向局部扩张变形的一种金属塑性成形工艺。在液压成形过程中，由于管坯材料、模具形状和加载工艺条件的影响，波纹管容易产生屈曲、起皱、破裂等成形缺陷。为了防止成形缺陷的产生并提高成形质量，开展波纹管液压成形技术的研究，具有十分重要的现实意义。本文运用有限元分析软件DYNAFORM，建立了波纹管液压成形的数值模型，通过数值模拟分析了成形后波纹管各部位的变形情况，同时进行波纹管的液压成形实验，对数值模拟结果进行验证，最后分析了

5、轴向进给、成形内压、厚向异性系数对波纹管厚度减薄率的影响。论文的主要研究工作和成果如下：(1)建立了波纹管数值模型，进行了波纹管液压成形过程的数值模拟。数值模型中材料选用了考虑厚向异性系数的Hill屈服准则和J.H.Holloman应变强化模型，管坯与模具之间的摩擦力通过罚函数算法和修正的库仑摩擦定律计算，采用具有强大接触分析功能的动力显式算法求解波纹管成形过程的应力应变场。(2)厚度减薄率是反映波纹管成形质量的主要因素，通过波纹管液压成形过程数值模拟，分析了成形后波纹管各部位的变形情况，发现波峰减薄率最大。同时进行了波纹管成形和测厚实验

6、，比较了波纹管减薄率的数值模拟和实验结果，发现两者吻合较好。(3)研究了轴向进给参数对波纹管减薄率的影响。比较了轴向进给位移的四种加载路径：台阶形路径、双线性路径、单线性路径和二次曲线路径对波纹管减薄率的影响，结果为台阶形和二次曲线路径减薄率较大，单线性路径减薄率次之，双线性路径的减薄率较小。说明在总轴向进给位移不变条件下，成形初期快速进给有利于减小波纹管的减薄率。(4)研究了成形内压对波纹管减薄率的影响。采用先升压后保压的梯度加压曲线，波纹管厚度减薄率随着成形内压的升高而增大。但如果成形内压过低，会因成形内压与轴向进给之间匹配不合理，导

7、致波峰处出现明显皱折的现象。(5)为了考虑波纹管液压成形过程中材料的各向异性，采用厚向异性系数反映面内变形和厚向变形的差异。通过不同厚向异性系数材料波纹管成形数值模拟，发现随着厚向异性系数的增大，材料抵抗厚度方向的变形能力增大，因此减薄率减小。I摘要关键词：波纹管，液压成形，数值模拟，厚度减薄率，加载路径II浙江工业大学硕士学位论文NUMERICALSIMULATIONANDEXPERIMENTALSTUDYOFBELLOWSHYDROFORMINGABSTRACTBellowshydroformingisametalplasticfor

8、mingprocessthatusingliquidtoapplyhighinternalpressuretothetube,meanwhileapplyingaxialthrustatbot