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1、中圖分類號(hào)：TG146.2TG389論文編號(hào)：102870615-S001學(xué)科分類號(hào)：080503碩士學(xué)位論文6061鋁合金超薄壁彎管的充液成形數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究研究生姓名金先玉學(xué)科、專業(yè)材料加工工程研究方向金屬塑性成形指導(dǎo)教師陶杰教授南京航空航天大學(xué)研究生院材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMaterialsScienceandTechnologyNumericalSimulationandExperimentalInvestigatio
2、nontheFormingofUltraThin-walledElbowof6061AluminumAlloywithInternalPressureAThesisinMaterialsProcessingEngineeringbyJinXianyuAdvisedbyProf.TaoJieSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承諾書本人聲明所呈交的碩士學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方
3、外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果，也不包含為獲得南京航空航天大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料。本人授權(quán)南京航空航天大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本承諾書）作者簽名：日期：南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要超薄壁彎管在航空、航天產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用廣泛，為了探索無(wú)縫超薄壁彎管的成形規(guī)律和制造工藝，本文以6061鋁合金超薄壁管為研究對(duì)象，通過(guò)單向拉伸試驗(yàn)、自由脹形試驗(yàn)、有限元模擬軟件DYNAFORM，獲得了管材的基本力學(xué)性能和成形性能參數(shù)，構(gòu)建了相關(guān)性較好的
4、本構(gòu)關(guān)系，研究了充液壓彎成形中工藝參數(shù)對(duì)成形質(zhì)量的影響規(guī)律，分析了試驗(yàn)中管材缺陷產(chǎn)生的原因，提出了對(duì)應(yīng)的解決方案，最終制備出符合航空制造手冊(cè)要求的Φ50.5mm×0.5mm的6061鋁合金無(wú)縫超薄壁彎管。首先，通過(guò)單向拉伸試驗(yàn)獲得6061-O態(tài)、W態(tài)、T6態(tài)鋁合金薄壁管和超薄壁管的常規(guī)力學(xué)性能參數(shù)和厚向異性系數(shù)，比較四種經(jīng)典本構(gòu)方程對(duì)管材均勻塑性變形階段真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線的擬合結(jié)果，發(fā)現(xiàn)具有冪指數(shù)函數(shù)的本構(gòu)方程擬合結(jié)果相關(guān)系數(shù)最高，進(jìn)而以此方程為基礎(chǔ)構(gòu)建有限元材料模型。其次，采用薄壁管自由脹形試驗(yàn)，結(jié)合管材成形性能自適應(yīng)求解軟件，進(jìn)一步精確測(cè)量薄壁管的成形性能參數(shù)，特別是對(duì)進(jìn)行
5、實(shí)際成形試驗(yàn)的6061-W態(tài)鋁合金薄壁管，獲得最接近其真實(shí)成形性能的參數(shù)（K=327,n=0.298），使其材料模型更加實(shí)用，有限元模擬中能夠更加準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)實(shí)際成形結(jié)果，有效地指導(dǎo)了管材的充液壓彎試驗(yàn)。然后，以材料模型為基礎(chǔ)，在有限元模擬軟件中建立管材充液壓彎的有限元模型，探索超薄壁管的充液壓彎工藝路線，研究相應(yīng)的工藝參數(shù)對(duì)其成形質(zhì)量的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)：6061-W態(tài)鋁合金管在充液壓彎模擬中成形質(zhì)量最好；隨著充液壓力的增大，超薄壁管截面畸變率減小，在管材未發(fā)生自由脹形前最適內(nèi)壓為1.4MPa；壓彎間距逐漸增大，能夠顯著減輕彎管內(nèi)側(cè)褶皺程度，但超過(guò)500mm后減輕作用不明顯；采
6、用正弦加載能夠提高超薄壁管的成形極限，降低彎管外側(cè)減薄率；通過(guò)增加壁厚即采用薄壁管進(jìn)行試驗(yàn)，可以顯著改善充液壓彎管材的成形質(zhì)量，提高成形極限。最后，在安裝有壓彎模具的液壓機(jī)上進(jìn)行管材的充液壓彎試驗(yàn)，結(jié)果表明：超薄壁管充液壓彎的最大下壓量為35mm，回彈量為5mm；帶有約束裝置的充液壓彎，其管材成形質(zhì)量明顯優(yōu)于沒(méi)有約束裝置的充液壓彎；聚氨酯墊塊能夠有效減輕約束裝置在管材上留下的夾痕；內(nèi)壓過(guò)大或者下壓量過(guò)大容易造成管材過(guò)度減薄拉裂；6061鋁合金超薄壁管實(shí)際成形后的截面畸變率和減薄率整體略大于薄壁管，超薄壁管在實(shí)際成形中容易產(chǎn)生高于模擬值的截面畸變率。關(guān)鍵詞：無(wú)縫超薄壁管，成形性能
7、，有限元模擬，充液壓彎I6061鋁合金超薄壁彎管的充液成形數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究AbstractConsideringtheapplicationofultrathin-walledelbowsintheaerospaceindustry,ultrathin-walledelbowsof6061aluminumalloywereinvestigatedtoexploremanufacturingprocessandforminglawsofseamlessultrathin-walledpipe
