不同偏离率下铝合金半球体壳体旋压模拟及应力、变形分析
Stress and Deformation Analysis in the Simulation of Spinning Process of the Hemispherical Shell at Different Deviation Rates

作者: 薛志勇 * , 任月娟 , 任 宇 :华北电力大学,能源动力与机械工程学院,北京; 罗文博 :北京科技大学,材料科学与工程学院,北京;

关键词: 半球体壳体数值模拟旋压壁厚偏离率Hemispherical Shell Numerical Simulation Spinning Deviation Rate of Wall

摘要:
利用SuperForm/Marc软件模拟半球体壳体的旋压过程,研究了旋压过程中壳体壁厚位移的变化,并重点分析了影响旋压工件形状的一个重要因素即壁厚偏离率对工件应力分布及变形程度的影响规律。模拟结果显示:针对三种偏离率(0 (无偏离)、+5%、−8%),旋压过程中壳体变形随着壁厚减薄率增加而增加,外层变形呈台阶状增加;同一变形时刻,变形大小顺序为:负偏离 > 零偏离 > 正偏离;不同的偏离率对壳体贴模情况影响很大,对应大尺寸半球壳体的旋压成形贴模性好坏顺序为:正偏离 > 零偏离 > 负偏离。

Abstract: The process of aluminum alloy hemispherical shell spinning was simulated by use of the software of SuperForm/Marc. The change of the shell’s thickness was studied and the effect of the thickness deviation rate (an important factor for the influence law of deformation) and stress distribution in the spinning process was analyzed. For the three deviation rates (0 (no deviation), +5% and −8%), the simulation analysis showed that the deformation of shell increases as the thickness reduction ratio increases in the process of spinning, and the outer deformation of the shell increases with a shape of stair; in the meantime, the order of the shell’s deformation was: −8% > 0 > +5%. And the wall thickness showed a great difference under different deviation rates, and the order of the wall thickness precision of the shell in the spinning process was: +5% > 0 > −8%.

文章引用: 薛志勇 , 任月娟 , 罗文博 , 任 宇 (2016) 不同偏离率下铝合金半球体壳体旋压模拟及应力、变形分析。 机械工程与技术, 5, 47-58. doi: 10.12677/MET.2016.51007

参考文献

[1] 马飞, 杨合, 詹梅. 工艺参数对平板毛坯普旋成形的影响规律[J]. 机械科学与技术, 2007, 26(3): 309-313.

[2] Wang, L. and Long, H. (2011) Investigation of Material Deformation in Multi-Pass Conventional Metal Spinning. Materials and Design, 32, 2891-2899.
http://dx.doi.org/10.1016/j.matdes.2010.12.021

[3] 吴统超, 詹梅, 古创国, 蒋华兵, 杨合. 大型复杂薄壁壳体第一道次旋压成形质量分析[J]. 材料科学与工艺, 2011, 19(1): 121-126.

[4] 吴松林, 李德强, 邵飞, 邓春锋. 气瓶多道次热旋压收口成形工艺的数值模拟研究[J]. 材料开发与应用, 2012(8): 7-12.

[5] 阴中炜, 张绪虎, 周晓健, 陈永来, 韩冬峰. 大型薄壁铝合金半球体壳体旋压成形工艺研究[J]. 材料科学与工艺, 2013, 21(4): 127-130.

[6] 毛柏平, 沈健. 旋压变形对铝合金筒形件组织和性能的影响[J]. 热加工工艺, 2008, 37(11): 49-51.

[7] 田辉, 黄海青, 陈国清, 周文龙. 强旋工艺参数对TC4钛合金筒形件旋压成型的影响[J]. 制造技术研究, 2009(5): 14-17.

[8] 潘国军, 李勇, 王进, 陆国栋. 普通旋压工艺及旋轮轨迹研究现状与发展[J]. 浙江大学学报(工学版), 2015, 49(4): 644-654.

[9] 宋玉泉. 连续局部塑性成形的发展前景[J]. 中国机械工程, 2000, 11(1): 65-66.

[10] 刘陶. 镁合金筒体件旋压成形工艺研究[D]: [硕士学位论文]. 重庆: 重庆大学, 2010.

[11] 詹梅, 李虎, 杨合, 陈岗. 大型复杂薄壁壳体多道次旋压过程中的壁厚变化[J]. 塑性工程学报, 2008, 15(2): 115- 121.

[12] 马桂艳. A356铝合金热变形机理和旋压工艺研究[D]: [硕士学位论文]. 沈阳: 沈阳大学, 2011.

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