管材内高压胀形的实验研究与数值模拟

1、模具工业2005.No.5总291!21冲模技术!E-mail tianzknpu收稿日期：2004-10-13管材内高压胀形的实验研究与数值模拟田仲可（青岛科技大学，山东青岛266061）摘要：介绍了管材无模轴压胀形的实验，研究表明，适度的褶皱有助于提高成形极限。有限元数值模拟显示，随着内压轴压匹配模式的改变，内压增长率对褶皱的演化表现出不同的影响效果。针对管坯分别从实验和有限元数值模拟两方面进行了研究。模具间摩擦对T型管复合胀形成形性的影响，关键词：管材；内高压胀形；褶皱；摩擦；有限元数值模拟中图分类号：文献标识码：文章编号：TG386.43B1001-2168(2005)05-0021-

2、05ExperimentalStudyandNumericalSimulationofTubeHydroformingTIANZhong*+,-./ng01o2n/3,45/67o89:/,n:,;T,:hno?A=Bh/n1CAbstractDI6h15E,n,FG,4/H,n617/n0/:16,06h16Ho0,416,I4/n+,I/H1+,1:on64/EJ6/on6o,nh1n:/ng6h,8o4H1E/67o86h,0/,556JE,h704o8o4H/ngKLMN9/HJ16/on5hoI56h166h,/n*:4,15/ng416,o86h,/n6,4n1h/ghG4,55J

3、4,F,4650/88,4,n6/n8J,n:,5on6h,I4/n+,O5,3o3,H,n6I/6h6h,:h1ng,o86h,:oHE/n16/onHo0,o8/n6,4n1G4,55J4,1n01F/1G4,55J4,KTh,88,:6o86h,84/:6/onE,6I,n6h,6JE,1n06h,0/,on6h,h704o8o4H/ng8o4H1E/67o86,6JE,5h1515oE,n,FGo4,04,5G,:6/3,76h4oJgh,FG,4/H,n651n0E7LMN5/HJ16/onKKeywordsD6JE,H16,4/1Ph704o8o4H/ngPI4/n+,P84/:6

4、/onPLMN9/HJ30%弹性模量/GPa210硬度/HB230密度(20)/kg(m3)-17900热膨胀系数(201000)/-119.510-6热传导率/W(mK)-115实验所使用管坯的几何尺寸为：长度Lo=200.0+0.02mm，外径Do=38.0mm，壁厚to=1.25mm。胀形前，管坯外表面喷涂润滑剂MoS2。胀形过程中，轴压和径向反压分别与内压保持线性匹配关系。该管复合胀形合理加载区域的实验结果如图12所示。!此外，通过测量支管高度，发现石蜡的润滑效果要比MoS2的差。与这一结果相关联的实验数据列于表3中（实验条件：内压最大值140MPa，轴压初值30kN，轴压线性载荷因子

5、1.8，径向反压初值0kN，径向反压线性载荷因子0.4）。3.2数值模拟为进一步明确管坯模具间摩擦对T型管复合胀形支管高度的影响效果，同时考虑到结构上的对称性，建立了如图13所示的有限元分析模型。其中，模具工业2005.No.5总29125图12管材DIN1.4828的复合胀形实验结果润滑效果比较润滑剂类型支管高度/mm19.64M0S219.8420.0016.00石蜡16.3016.84采用四结点四面体单元C3D4对模具进行了非均匀网格剖分；采用四结点双曲通用壳元S4R对管坯进行了剖分；采用三结点刚性壳元R3D3对径向反压柱塞进行了建模。选取加速因子为104，利用ABAQUSExplici

6、tVersion5.8针对不同的摩擦因数图14摩擦因数管坯-模具对支管高度的影响高压胀形的成形极限。从力学本质上探讨褶皱“发生发展消解”的演化机理，具有重要的理论意义。但出于对控制实现的考虑，还需要将内压轴压的匹配关系转换为内压轴向压缩位移的匹配关系。摩擦因数管坯-模具对管材有模内高压胀形的成形性影响显著。准确描述实际胀形过程中摩擦因数管坯-模具对T型管复合胀形进行了一系列的数值模拟，结果如图14所示。管坯-模具的变化情形，对于提高管材有模内高压胀形数值模拟的质量具有关键性的作用。参考文献：1EDoege,RKsters,MRotarescu,etal.NeueM!glichkeitenderBerechnungvonProzessparameternfrdieInnenhochdruck-umformungvonrohrfrmigenBauteilen!J.UmformenTrennenFgen,2001(1) 47.2图13T型管复合胀形数值模拟有限元模型34HLcke,ChHartl,TAbbey.HydroformingJ.JournalofMaterialsProcessingTechnology,2001,115 8791.田仲可,马泽恩.基于DASYLab的管材轴压胀形的加