机械工程学报：一种基于等势场的胀形坯料反推新方法
2022-07-23【作 者】李超;李付国;张莹;李超玲;刘玉红
【前言】
圆板自由胀形是超塑性材料压力加工罩壳类薄板零件的基础，求解该工艺在任一胀形瞬时某位置处的板厚、应变、应力和胀形气压等参数时，采用经典的方法需联立求解应力平衡方程、应变几何方程、本构方程和屈服准则等约束条件，故计算过程复杂…。随着社会经济的发展，快捷高效地生产出优质的制件己成为塑性加工技术的发展方向，也是市场变化的客观需求。在进行胀形件生产中，如何提高生产效率，如何保证制件的质量，以及如何才能节省原材料等问题，都直接影响到生产效益的高低，而这些都与坯料的选取有着密切的关系。传统的坯料计算方法多是一些凑合性质的经验公式，或是一些极其复杂的理论解析公式，应用起来局限性很大且精度难以满足要求。用有限元法分析固然有效，但分析过程费时费力且对计算机性能要求较高，远远不能达到提高生产效率、适应市场快速变化的客观需求。
针对以上问题，以Tc4合金为材料，用一种新的计算方法来研究圆平板胀形时坯料的选择与成形过程控制问题。将类等势场反推法应用到胀形工艺过程中，利用静电场试验找出材料的变形轨迹，据此直接计算出一些相关数据，并验证了该方法的可行性与可靠性。
【结 论】
(1)通过分析，论证了塑性变形时金属流动与静电场中等势面分布的相似性，模拟试验证实了类等势场反推法关于变形轨迹描述的可行性。
(2)通过和有限元计算结果相比较，验证了类等势场反推法的计算思路是可行的，从而也就验证了应用类等势场反推法计算胀形坯料方法的正确性，与传统方法相比较，该方法具有计算速度快、可靠性高、易于实现等特点。
(3)这里只是应用类等势场反推法对简单的圆板胀形问题进行了初步研究，对于更一般的塑性成形问题，原理上类等势场反推法仍适用。如将其与等参变换思想更好地结合起来，这种方法在求解复杂的塑性成形问题中将具有广阔的应用前景。
以下是正文：
