【摘 要】
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管材内高压成形技术是在结构轻量化的背景下开发出来的一种减重、节材、节能,具有广泛应用前景的空心轻体结构件的新型先进制造技术。本文以304不锈钢T型三通管为研究对象,采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,探讨了T型三通管的塑性变形规律（应力应变、壁厚分布和金属流动）。研究了内压力、轴向位移和平衡压力等工艺参数对成形T型三通管的支管高度和壁厚分布的影响。对T型三通管的成形过程进行研究,分析各影响因素
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管材内高压成形技术是在结构轻量化的背景下开发出来的一种减重、节材、节能,具有广泛应用前景的空心轻体结构件的新型先进制造技术。本文以304不锈钢T型三通管为研究对象,采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,探讨了T型三通管的塑性变形规律（应力应变、壁厚分布和金属流动）。研究了内压力、轴向位移和平衡压力等工艺参数对成形T型三通管的支管高度和壁厚分布的影响。对T型三通管的成形过程进行研究,分析各影响因素对其成形结果的影响,实现可控因素的优化具有重要的工程意义,同时也是各国工程人员重点研究的课题。本文主要研究内容总结如下:1.在T型三通管内高压成形中,主管受轴向压应力和支管受轴向拉应力的共同作用下成形;只有支管顶部发生减薄,而在过渡圆角处、主管两端以及主管中心底部增厚严重;主管两端在进给冲头的作用下位移最大,主管中心底部的材料几乎不发生流动。2.内压力和轴向位移之间的匹配直接影响T型三通管的成形质量。内压力过小、而轴向位移过大时,T型三通管的支管高度显著升高,但壁厚较不均匀,管件极易产生起皱;内压力过大、而轴向位移过小时,支管高度也得到提高,但效果没有轴向位移那么明显,支管较易发生破裂;内压力采用上凸式折线加载,轴向位移采用下凹式折线加载时,成形的T型三通管质量较好。3.在T型三通管的支管胀形区施加径向的平衡压力,改善了支管胀形区的应力状态,提高了材料的成形极限。平衡压力过大会使支管高度显著降低,而平衡压力过小会使支管顶部减薄严重,易发生破裂;当平衡压力在成形前期上升较缓,后期上升较快时,成形的支管高度相对较高,且壁厚较为均匀。4.过渡圆角半径和摩擦系数影响着材料的流动性。过渡圆角半径过小时,成形的T型三通管支管高度较低,支管减薄严重;而过渡圆角半径过大时,支管高度显著升高,但壁厚极不均匀。摩擦系数越小,成形的T型三通管的支管高度越高,壁厚分布也较为均匀。5.通过响应曲面法对T型三通管加载路径工艺参数进行分析及优化。以中间内压P1、内压变化时间T1、中间位移S、位移变化时间T2和平衡压力P2为设计变量,以减薄率和支管高度为响应目标,并对其进行回归方程拟合,得到响应曲面模型。利用该模型优化分析,对得到的最优参数组合进行模型验证,并试验验证,最终得到五个设计变量的全局最优解。
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