精密成形工程

作者：潘志国, 丁潼, 舒送, 崔前林, 钟琪平, 郭训忠, 程诚

单位：1.南京航空航天大学 材料科学与技术学院,南京 211106; <br>2.国营芜湖机械厂,安徽 芜湖 241007

关键词：金属薄壁管,自由弯曲,几何微缺陷,起皱预测

基金：国家自然科学基金（52105360, 52175328）

目的 基于内支撑作用下三维自由弯曲成形过程中铝合金和不锈钢薄壁管起皱失稳等缺陷,通过理论推导、有限元仿真、物理模拟试验相结合的方式,进行基于芯棒内支撑的管材自由弯曲起皱失稳特性预测研究。方法 首先,基于失稳起皱能量预测模型,构建内支撑作用下管材失稳起皱的能量预测模型;其次,构建了纯弯和轴向压缩条件下的几何微缺陷,通过能量最小原理,合理选取了几何微缺陷的形式、屈曲模态及缩放系数;再次,基于AA5052和SS304管材力学性能实验及有限元物理模拟实验验证有限元模拟的准确性;最后,探讨管材失稳起皱特性的预测方法,结合0.618搜索方法研究管材起皱敏感区的变化规律。结果 实现了管材自由弯曲成形过程失稳起皱的高效准确预测,揭示了管材自由弯曲失稳起皱特性。结论 AA5052管最大起皱因子所对应的起皱敏感区越大,与直线段相比,弯曲段的起皱可能性越大;随着弯曲角度的增加,弯曲段的起皱敏感区越大,管材抵抗起皱的能力越低。当成形比为100%时,SS304管材直线段敏感区的长度最短;随着管材弯曲成形的进行,管材最大轴向压应力在成形比为70%时达到最大,当成形比达到70%后,最大轴向压应力减小,从而使起皱发生的可能性降低,并趋于稳定。

来源：2025年第8期

《精密成形工程》期刊编辑部

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