兵器材料科学与工程：轴对称超塑充模胀形有限元模拟
2023-04-21【作 者】李园春;刘马宝;吴诗
【引 言】
由于超塑成形工艺所具 有的极大优越性使之于宇航、电子等领域的应用日益广泛并具有广阔的前景 。但超塑成形中材料往往空洞化 ，这不但会降 低材料的成形极限，还会消弱成形零件在使用过程的机械性能[1-2]、，故而近年来对成形过程中空洞的发展及影响的研究受到很大重视。
近年来，对超塑自由胀形过程舶有限元模拟已有很多研究[3-4] ，但对超塑充模胀形，尤其是考虑空洞效应的有限元模拟尚未见国内外报导。这可能是由于充模胀形时单元不断贴模而使边界条件不断改变 ，摩擦问题难以处理从而造成计算过程不稳定 ，难于收敛有关。此外 ，如何恰当耦合计算 空洞发展也是难点所在。
本文采用大变形刚粘塑性有限元模拟研究了轴对称锥形模超塑胀形过程及其间空洞的发展过程 。分析了材料参数 (如应变速率敏感指数 )及模具几何形状参数 (如相对高度H ／R 、模具圆角半径r，模具倾角θ以及板料初始厚度 ，摩擦因子A )对整个充模过程及胀形件轮廓厚度不均性的影响和胀形过程中空的发展过程。所得结果对超充模胀形的理论研究和实际工艺设计 ，如合理确定模具形状、工艺规范等均具有重要意义。
【结 论】
本文采用有限元法模拟了锥型模超塑充模胀形过程 ，研究了材料参数，模具几何形状参数等对胀形过程和胀形件轮廓厚度的影响和胀形过程中空洞的胀大过程 。结果表明，欲获得最佳的厚度均匀分布。应尽量在大的值，小的摩擦，合理的模具相对高度与倾角及较大的模具圆角下胀形；为避免发生空洞型失稳，应控制变形量及采用相应的空洞抑制方法，如改善热处理 ，施加背压等 。另外 ，控制变形量也是防止宏观颈缩失稳的要求 。控制变形量可通过选择最佳的模具相对高度 、圆角等模具几何形状参数来实现。
以下是正文：
