極小曲率半徑管充液剪下彎曲的成形機理研究

《極小曲率半徑管充液剪下彎曲的成形機理研究》是依託哈爾濱工業大學，由韓聰擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：極小曲率半徑管充液剪下彎曲的成形機理研究
• 依託單位：哈爾濱工業大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：韓聰

項目摘要

針對航空發動機、小型無人駕駛機對極小曲率半徑管的需求申請人提出管材充液剪下彎曲成形的新方法，它比採用傳統彎曲工藝加工所得的曲率半徑可小一倍，製品占有空間可小四倍。新方法的特點是改變傳統彎曲工藝的外側受拉，內側受壓變形機制為剪下變形機制，解決了傳統彎曲工藝外側嚴重變薄甚至開裂而不能實現小曲率半徑彎曲的難題。通過向管內充入一定內壓的液體作為支撐，實時控制液體壓力、軸向力和剪下力來調整成形區的應力狀態，從而克服了採用芯棒支撐剪下彎曲成形時的內側起皺和橫截面畸變。以塑性力學為基礎，採用數值模擬和實驗研究相結合的方法，系統研究充液剪下彎曲過程中液體壓力、軸向力和剪下力共同作用下的應力應變及塑性變形行為。闡明管材充液剪下彎曲的缺陷形成機制及臨界條件，揭示管材不同部位在充液剪下彎曲時的塑性變形發生髮展過程與應力、應變狀態變化、壁厚分布及微觀組織變化等規律，為管材充液剪下彎曲成形奠定理論基礎。

結題摘要

針對航空發動機、小型無人駕駛機對極小曲率半徑管的需求，提出了管材充液剪下彎曲成形新方法。新方法的特點是改變傳統彎曲工藝的外側受拉，內側受壓變形機制為剪下變形機制，解決了傳統彎曲工藝外側嚴重變薄甚至開裂而不能實現小曲率半徑彎曲的難題。通過向管內充入一定內壓的液體作為支撐，實時控制液體壓力、軸向力和剪下力來調整變形區的應力狀態，從而克服了採用芯棒支撐剪下彎曲成形時的內側起皺和橫截面畸變。以塑性力學為基礎，給出了充液剪下彎曲過程中剪應力、剪應變的解析式；採用數值模擬和實驗研究相結合的方法，系統研究了充液剪下彎曲過程中液體壓力、軸向力和剪下力共同作用下的應力應變及塑形變形行為。闡述了管材充液剪下彎曲的缺陷形成機制及臨界條件，揭示了管材不同部位在充液剪下彎曲時的塑性變形發生髮展過程與應力、應變狀態變化、壁厚分布及微觀組織變化等規律。為了更加清楚的揭示充液剪下彎曲成形規律，驗證剪應力只在側面分布的假設，進一步抽象和簡化所研究的剪下彎曲模型，結合矩形管的套用背景，提出矩形管充液剪下彎曲成形新方法。開展了鋁合金矩形截面管充液剪下彎曲成形數值模擬和實驗研究，研究了矩形管充液剪下彎曲的缺陷形成機制及臨界條件，分析了內壓和補料比對缺陷產生的影響；揭示了矩形管不同部位在充液剪下彎曲時的塑性變形發生髮展過程與應力、應變狀態變化、壁厚分布及微觀組織變化等規律。重新設計和製造了矩形截面管的模具，開展了矩形截面管充液剪下彎曲實驗，獲得了不同條件下的試件，採用格線應變測試技術，獲得了彎曲過程中塑形變形行為，為充液剪下彎曲過程中剪應力、剪應變的解析提供實驗驗證數據。通過對圓管和矩形管充液剪下彎曲成形規律的研究，為管材充液剪下彎曲成形奠定理論基礎。