大型核电变截面入口管内高压液力胀形数值模拟.pdfVIP

墨墨 文章编 号 ：1672—0121(2010)01—0104—03 大型核 电变截面入 口 管 内高压液力胀形数值模拟 郑 晓华 ，何 文武 (太 原科技 大 学 材料 学院 ，山西 太原 030024) 摘要 ：针对大型核 电复杂截面不锈钢入 口管加工制造 困难和浪费材料 的 问题 ，研 究 了内高压液力胀形 的 新方案。首先根据半径和壁厚 的关系设计初始毛坯 ，然后用 DEFORM一3D进 行 了数值模拟 ，对不 同尺寸 的毛 坯在液压胀形过程 中的力能参数 、变形分布进行 了分析 ，求得 了合理结构 的便于加工制造 的毛坯 。从而节省 材 料 ，提 高 了制件 质量 ，满足 了生产 要求 。 关键词 ：机械制造 ；内高压液力胀形 ；核 电入 口管 ；数值模拟 中图分类 号 ：TG360 文献标 识码 ：B 1 前言 2．2 初 选毛 坯 的形 状尺 寸 内高压成形与常规生产工艺对 比具有成本低 、 根据 入 口管件 口径大 而复杂 (图 1双 点划 线是 柔性 高 、质量好 、重量轻等优点 ，近年来在汽车和航 增加 的工艺辅料 )，以及半径 和壁 厚 的 比(r／t)大于 空等领域得到 了广泛 的应用 。由于它 以空心管为加 1O的特点 ，初 步确 定该变形一般属 于平 面变形阎。 工毛坯 ，以高压液体为传压介质 ，因此 ，非常适于制 厂_1一丌_．] 造异 形空 心件 。对于 形状 复杂 、尺寸大 、壁厚 、质量 要求 严格 的核 电大 型管件 ，传统加工难 以成 形 ，且 浪 费材料 。利用高压水液力 内高压胀形 ，不仅从根本上 克服 了上述缺 点 ，且在成形质量 、经济效益诸 多方面 具有较 大优越 性 5【I。但是 这种 异形截面管液压胀 形也 有很多难点 ，需进行数值模拟予与优化 。 2 数值 模拟 初始条 件 的确定 目目日 2．1 材料 的本构 关 系 人 口管材 料 OCrl8Ni10Ti，考虑 到在胀 形过 程 中 图1 入 口管制件示意图 要 经过 几次退 火处 理 ，最大应 力取 标准模 型 中 的平 考虑到初始毛坯 的加工制造必须方便 等 因素 ， 均值 ，根据应力应变关系有 ： 设计 的整体毛坯 由四段 (No．1…234)焊接而成 ，其 =c 否 y 中一端要焊底 以盛装高压水 。因端部封 闭刚度增大 式 中 ：c—— 常数 ； 需加长轴 向尺寸 ，具体尺寸如 图 2所示 。 一 应变指数 ； m——应变率指数 ； ， m=0，y=500，得到 的应力应 变 算使用 。 男，实验师，从事锻压和模具实验教学与 图2 初选毛坯尺寸(I) 颤 q圆 2．3 有 限元模拟参数 的设定 3．2 合 模力 的变 化 通过 PRO／E进 行三维 实体造 型并生成 STL格 从 图 6合模力变化 曲线可知 ：在开始 阶段合模 式 ，再转化 DEFORM一3D中(图 3)，然后设置边 界条 力为 0，随着液体压强增大工件胀形充满 ，合模力逐 件 ，变形 温度 20~C；本构关系采用修 改后 的 曲线 ；弹 渐增大 ，在成形扁 圆时变形 困难 ，液体压强更大 ，合 性模 量 2x105MPa；泊松 比 0．3；压 力变 化按 线 性 加载 模力大 幅度提升