双波管件聚氨酯橡胶成形研究

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1、哈尔滨工业大学硕士学位论文双波管件聚氨酯橡胶成形研究姓名：李健来申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：王长文;滕步刚20050601兰玺鎏王些銮主三：要圭兰竺兰兰摘要在有限元分析中，常用应变能函数描述橡胶类材料的力学性能，本文对橡胶类材料的常用应变能函数进行了描述。对橡胶类材料性能测试方法作了简要介绍，并对模拟中所用到的聚氨酯橡胶材料进行了单轴压缩和单轴拉伸试验，通过试验结果拟合出MooneyRivilin超弹材料模型的两常数，用于模拟中的材料参数输入。对双波管件聚氨酯橡胶成形进行了数值模拟，研究了轴向补料量对成形件情况的影响。对成形后的贴模情况、应变分布、壁厚分布进行了分析。通过模拟

2、研究了摩擦对成形情况的影响。改变了管坯内壁与聚氨酯橡胶接触界面的摩擦，其值变化范围在O．3．O．5之间。随着摩擦系数的增大，轴向压应变逐渐增大，成形区壁厚减薄量减少。单元负体积、沙漏变形以及接触失效问题是进行管材聚氨酯橡胶胀形数值模拟时遇到的主要问题，通过提高网格质量、减小时间步长、适当调整接触刚度、进行沙漏控制等途径可有效解决上述问题。本文使用外径为56mm，壁厚为2．5mm的1Crl8Ni9Ti不锈钢管进行了成形试验研究，成形了两种不同形状零件。零件1最大胀形量为42．8％，零件2的实际最大胀形量为70％。对成形后零件的贴模情况、应变分布和壁厚分布也进行了分析，实验结果和模拟分析结果相当一

3、致。对零件2试验过程中的失效形式进行了分析，得出合理的轴向补料是能否成形出合格零件的关键。若补料太小，则变形以胀为主，成形区管壁会严重变薄甚至破裂。若补料太多，则变形以压缩为主，会发生成形区入口处不能贴模的情况，甚至失稳产生皱褶。关键词应变能函数：MooneyRivilin模型：聚氨酯橡胶成形：皱褶；数值模拟兰玺鎏三些銮：三主登圭兰堡鎏兰AbstractInfiniteelementanalysis，themechanicalpropertyofrubbermaterialisalwaysdescribedinstrainenergyfunction．Inthispaper,somemainl

4、yusedstrainenergyfunctionsar'edescribed．Themechanicaltestingmethodsofrubbermaterialareintroduced．Uniaxialtensionandcompressiontesthavebeendone．ThedataofthetestisinputedtoANSYSsoftwarepackagetocomputethetwoconstantsofMooneyRivilinmaterialmodel。Numericalsimulationanalysishasbeenconductedforbulgeformin

5、gofadouble—wavedtubularcomponentwithpolyurethane．Theinfluenceoffeedingamounthavebeenanalyzed．nleinfiuenceoffricfionhasalsobeenanalyzedbyFEmethod．Thefrictioncoei五cientofthecontactsurfacebetweentubeandpolyurethanerodiSchangedfrom0．3to0．5．Whenthefrictioncoefficientbecomesbigger,theaxialcompressivestrai

6、nbecomesbiggerandthinningofthetubewallbecomessmall．Onekindof1Crl8Ni9Titubewi血originalexternaldiameter56mmandwallthickness2．5rnmisusedinexperimentofformingtwopartswithdifferentshape．Themaximumexpandingratioofthefirstpartis42％．andwhichofthesecondpartis70％．TheresultsoftheexperimentagreewithwhichoftheFE

7、analysisverywell，Thefailuremodesduringtheexperimentofthesecondparthavebeenanalyzed．ReasonableaxialfeedingamountisakeyinfluencingfactorofwhetherCallgetqualifiedpartsornot．Ifaxialfeedingamountissmall，th