隨著航空航天技術的迅速發展,迫切需要輕量化、精確化和高可靠性的液壓管路彎管件,以達到減重、長壽、機動性好的目的。高強鈦管由于能滿足耐高壓、輕量化需求而成為管路彎管件的首選材料。能滿足精確化成形的數控彎曲精確成形技術,在航空、航天等領域中亦占據十分重要的地位[12]。管材的數控彎曲成形是多模具約束下的多重非線性復雜物理過程,管材彎曲時承受的應力應變狀態十分復雜,回彈、橫截面扁化、壁厚減薄是影響彎管件成形精度的主要因素[36]。當回彈量、橫截面扁化率、壁厚減薄率超過誤差允許范圍時,零件的幾何精度和形狀精度就難以滿足要求。而這些指標與彎管彎曲和卸載回彈過程中的應力應變歷史密切相關。因此,研究管材數控彎曲成形過程中材料的變形歷史特征及其對回彈、橫截面扁化和壁厚減薄作用機制,從而進行合理控制,已成為發展管材數控彎曲精確成形技術急需解決的重要課題。
高強鈦管的數控彎曲成形是多模具約束下的多重非線性復雜物理過程,采用理論解析和傳統實驗方法難于精確獲得應力應變變化歷史特征。因此,本文以航空航天領域有迫切應用需求的TA18高強鈦合金管為研究對象,基于ABAQUS平臺建立其數控彎曲成形全過程有限元模型,并通過實驗驗證了模型的可靠性。并采用該模型,分析了彎曲內、外側和中性層的典型節點在彎曲成形和卸載回彈全過程中的應力應變變化歷史特征。
1)彎曲過程中,位于彎曲內、外側的內、外壁的材料均經歷先增加后減小的切向應力變化,但彎曲外側材料的應力減小幅度不大,而彎曲內側外壁的材料的應力減小幅度大,且彎曲后期該區域的應力會由壓應力變成拉應力并逐漸增大。
2)彎曲過程中,位于彎曲中性層的材料經歷復雜的切向應力歷史:中性層內壁,位于初始端的材料應力較小,且經歷由拉到壓的變化歷史,其余材料經歷由壓到拉的應力歷史,且拉應力比壓應力大得多;中性層外壁,位于初始端的材料經歷由拉到壓的應力變化歷史,且拉、壓應力最大值相當,其余材料的應力歷史與其同位置的內壁節點相同,都是由壓到拉的應力歷史,且拉應力相對壓應力大很多。
3)彎曲過程中,彎曲內、外側材料承受的切向應變狀態不變,且切向應變隨著彎曲角度的增加呈先增加后逐漸穩定的變化趨勢。彎曲中性層前端的材料始終受拉應變,中部和后端的材料則經歷由壓到拉的應變歷史,但中部材料的拉應變值較后端的大很多。
4)卸載回彈過程中,除了彎曲內側外壁前端材料的切向應力保持拉應力狀態不變,只是值增大外,彎曲外側、內側的內、外壁材料的切向應力都經歷了卸載和反向加載的歷史,但反向加載后的應力值較卸載前的應力值小;而幾何中性層的外壁和內壁材料的切向應力只經歷了不同程度的卸載。









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