盒形件超塑成形过程中材料流动规律的数值模拟与实验

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1、第44卷增刊2012年4月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics＆AstronauticsV01．44No．SApr．2012盒形件超塑成形过程中材料流动规律的数值模拟与实验段奇锐原晓明(南京航空航天大学机电学院，南京，210016)摘要：利用有限元软件MSC．Marc2010对钛夸全盒形件起塑成形过程进行了有限元模拟，控制目标应变速率，得到优化的压力一时闻曲线，并据此进行实验研究，沿实验曲线分刺加裁至6个不同的标定压力值(分别为0．5，1．0，1．5，2．0，2．3

2、和2．5MPa)得到成彤过程中的零件．潮量6个实验零件的外形轮廓扣厚度，并分刺与相对应的模拟结果进行对比，验证实验与模拟的一致性，井分析整个成形过程中的材料流动规律，得出在自由胀彤、底部贴模、充填圆角3阶曩盒形件不同区域的应力、应变和变薄率分布，为复杂零件的起塑成彤工艺的制定奠定了一定的理论基础。关键词：超塑成彤}有限元模拟；材料流动规律中圈分类号：V261．7文献标识码：A文章编号：1005—2615(2012)s_009卜06NumericalSimulationandExperimentonMaterialFlowReg

3、ulationDuringSuperplasticFormingProcessofBox—ShapedPartDuanQirui，nm咒Xiaoming(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics,Nanjing，210016，China)Abstract：Thesuperplasticformingprocessofthebox—shapedpartissimulatedbyusingfinit

4、eelementsoftwareMSC．Marc2010tooptimizethecurveofpressure—timeunderthecontrolofthetargetstrainrate．Thefittedcurveusedintheexperimentisbasedonthesimulatedpressure—time(p-t)CLu've．Thesixpartsareobtainedalongthesameoptimalexperimentp-tcurveatsixselectedpressurerespectiv

5、ely(0．5，1．0，1．5，2．0，2．3and2．5MPa)．Bymeasuringtheoutlineandthicknessofthesixparts，theexperimentalresultiscomparedwiththenumericalsimulationresulttoverifyiftheyagreewitheachother．andthematerialflowregulationcanbeanalyzed．Thedistributionresultsofstress，strainandre-duct

6、ionrateofthethreeperiodsoffreebulging，closinguptothecavityandcornerfiuingareobtained，whichlaysthetheoreticalfoundationforthesuperplasticformingprocessdesignofcomplexparts．Keywords：superplasticforming；finiteelementsimulation；materialflowregulation超塑性气胀成形是制造难变形材料复杂零部件

7、的一种有效工艺方法，与常规工艺相比，可减轻构件重量，显著降低制造成本，目前在航空航天等领域有着广泛的应用。气胀成形是最能体现超塑成形全部特点的一种新工艺，适用于用板材加工制造复杂形状的空心零件[1≈]。RagabCs3研究了超塑气胀成形为筒形件和锥形件的厚度分布情况。El—Morsy等[

8、】研究了长宽尺寸比例、材料属性(应变速率敏感指数m、材料常数K)及摩擦对盒形件厚度分布的影响。国内对盒形件也有一定的研究，王卫英等Es3使用CAS—SPF有限元模拟系统对盒形件超塑成形的壁厚进行了预测。黄锐“1对复杂盒形件超塑气胀成形的加载曲

9、线进行优化控制，从而达到提高壁厚分布均匀性的收稿日期：2011—10-09；修订日期：2012-01-15通讯作者：段奇锐．女，助理工程师，1986年生，E-mail：duanqiruilove@163．C01．92南京航空航天大学学报第44卷目的。但到目前为止，国内外对于超