熱推彎管成形過程材料本構(gòu)模型

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1、成形技術(shù)——熱推彎管成形過程材料本構(gòu)模型19熱推彎管成形過程材料本構(gòu)模型250014濟南山東建筑工程學院鹿曉陽史寶軍100084北京清華大學徐秉業(yè)吉林化建公司金屬結(jié)構(gòu)廠李奎摘要在熱推彎管成形過程實驗研究基礎上,綜合考慮加熱溫度、應變速率、變形程度、應力狀態(tài)與含碳量等因素對碳鋼彎管成形過程材料力學性能的影響,兼顧準確性和計算簡單性建立了碳鋼彎管成形過程材料本構(gòu)模型。Materialconstitutivemodelofaxis-thrusttubebendingBasedonexperimentalresearchofaxis-thrustbendi

2、ngbyconsideringfactors,suchasheat2ingtemperature,strainrate,deformationdegree,stressstateandcarboncontent,whicheffecttomaterialmechanicalpropertyofcarbonsteelduringbending.敘詞熱推彎管塑性成形本構(gòu)模型1引言上環(huán)向各部位5mm×5mm單元網(wǎng)格(圖1a)基本無不同變形條件下材料產(chǎn)生塑性變形的應力強度變化,故此時管坯可視為剛性材料。是不同的。材料產(chǎn)生塑性變形后,應力—應變關(guān)系也②進入牛

3、角芯棒變形區(qū)的變形階段。此時,管坯因變形條件不同而有所差異。對金屬塑性加工過程通過感應區(qū)的一瞬間被加熱到700～900℃,在高溫進行力學分析,必須根據(jù)實際變形條件研究金屬力下同時產(chǎn)生較大的彎曲變形和擴徑變形。但管坯環(huán)學性能、建立相應的材料本構(gòu)模型。向不同部位金屬的變形程度有明顯差別。彎管凹邊采用中頻感應加熱在牛角形芯棒上將直管坯一金屬變形量最大,原5mm×5mm正方形網(wǎng)格逐漸個接一個推制成彎管的工藝過程,是現(xiàn)有各種彎管變成矩形(圖1b)。彎管凸邊金屬基本不變形,直至工藝中最為經(jīng)濟有效的一種。它可避免傳統(tǒng)彎管工推出牛角芯棒彎管凸邊正方形網(wǎng)格仍基本保持

4、原有藝成形時管壁凸邊受拉減薄、凹邊受壓增厚而造成的形狀和大小(圖1a、b),處于彈性變形狀態(tài)。的彎管壁厚不均現(xiàn)象。并可推制出壁厚均勻的小半徑(R≈D)、薄壁(t?D≈01015)、回彎頭(180°)。這是其他彎管工藝無法實現(xiàn)的。為了研究該工藝金屬流動規(guī)律、塑性變形機理及其區(qū)別于其他彎管工藝的本質(zhì)特征,進而為各種工藝參數(shù)的確定奠定理論基礎,通過實驗建立彎管成形過程材料本構(gòu)模型是一項重要的基礎工作。2宏觀定性分析通常分析金屬塑性加工過程,采用剛塑性材料本構(gòu)模型會給計算帶來很大方便。熱推彎管成形過程是否可以采用剛塑性材料本構(gòu)模型描述呢?先分析一下它在不同

5、變形階段各部位金屬的變形。熱推彎管成形過程可以分為三個變形階段:①未進入牛角芯棒變形區(qū)的直管坯階段。此時管坯處于室溫下向前推進,只產(chǎn)生彈性小變形。試件圖1(a)凹、凸邊網(wǎng)格變形情況(b)成形后的彎管收稿日期:1998—03—16③變形后的整形階段。這時牛角芯棒的曲率半?1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net20鍛壓機械4?1998徑和橫截面直徑不再發(fā)生變化,不再產(chǎn)生新的變形,好的推制彎管質(zhì)量。由于在這一溫

6、度區(qū)間碳鋼塑性主要是實現(xiàn)高溫定形并完成恢復再結(jié)晶過程。好,為工藝參數(shù)控制和設計帶來了方便。因此,為了全面了解熱推彎管成形過程中環(huán)向(3)變形程度a各部位金屬的應力、應變狀態(tài)及其演化過程,應該采一般認為,當T>T再(再結(jié)晶溫度)、應變速率E-1-1用彈塑性材料本構(gòu)模型。<10(s)時,只要真應變(對數(shù)應變)大于材料的e最大彈性應變E>Emax,變形程度對材料塑性流動應3基于實驗的定量描述力(又稱真應力)的影響就可忽略不計。根據(jù)熱推彎管成形時的工藝條件和有關(guān)實驗數(shù)由于彎管變形時環(huán)向不同部位金屬的變形程度[1,2]據(jù),綜合考慮各種因素的影響建立彎管成形過

7、程差別較大,直至變形結(jié)束彎管凸邊仍有相當一部分e材料本構(gòu)模型。材料沒有進入塑性狀態(tài)E

8、dE——應變增量再結(jié)晶。從研究變形后彎管金相組織的角度考慮,也dt——時間增量,s不可忽略變形程度的影響。L——試件長度,