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冲击液压成形技术(LIF)是一种把冲击和液压成形相结合,将薄壁管或薄壁板成形为不同形状零件的新型成形技术,该技术解决了常规液压成形技术所需昂贵的专用设备及模具、生产效率低等不足,并且得到了研究者的青睐。目前,冲击液压成形的理论研究鲜见报道,其成形机理及变形规律尚不清楚,动态塑性力学行为是揭示管材冲击液压成形机理及变形规律的重要依据之一,而受动态加载及内部液压载荷的影响,冲击液压成形中材料的动态塑性力学响应与常规准静载荷下有较大的差别。因此,构建冲击载荷下管材动态塑性硬化模型不仅可以揭示管材冲击液压的变形特点,而且在理论研究和工程应用上具有较大意义。 本文采用理论分析、试验研究等相结合的方法,开展冲击液压成形管材动态塑性力学行为的研究。其主要为四个方面: (1)根据冲击液压成形原理,提出一种管材冲击液压成形方法,并设计和开发管材冲击液压成形试验系统; (2)利用该试验系统对304不锈钢毛细管和H65黄铜毛细管进行了相关试验,研究了动态加载及内部液压载荷作用下管材的变形规律及其液压力的变化,并分析了加载路径对成形极限的影响规律; (3)在室温下对304不锈钢毛细管和H65黄铜毛细管进行了准静态拉伸试验,获得了材料的屈服极限A、加工硬化模量B和硬化指数n,并根据管材冲击液压成形试验所获得等效应力-应变及应变率,构建了304不锈钢毛细管和H65黄铜毛细管的Johnson-Cook(J-C)粘塑性硬化模型; (4)通过管材冲击液压成形试验等,分析了304不锈钢毛细管与H65黄铜毛细管在成形极限、动态塑性硬化模型等之间区别差异。 研究结果表明: (1)管材的失效形式随加载路径显一定的变化规律,其管材的失效形式主要有屈曲失效、起皱失效、破裂失效,从管材最大胀形高度考虑分析,合理的加载路径不仅能避免管材失效,而且还能有效的提高其成形性能; (2)管材冲击液压成形中液压力P的加载方式为曲线加载,其管材内部液压力P随时间t的变化可用一个三次函数关系来表示; (3)所建立的管材J-C粘塑性硬化模型能精确描述冲击载荷条件下管材的动态塑性力学行为,并且H65黄铜毛细管对应变率的敏感性比304不锈钢毛细管对应变率的敏感性要强; (4)从管端轴向进给量及管材胀形后最大胀形高度这两个角度考虑,H65黄铜毛细管的成形性能比304不锈钢毛细管的成形性能更好; (5)随着管端轴向进给量变化,H65黄铜毛细管的应变率的增值量和最大胀形高度的增值量比304不锈钢毛细管的应变率的增值量和最大胀形高度的增值量大。