物理模拟在塑性加工中的应用演讲版[整理].ppt

安徽工业大学 安徽工业大学 院 系：冶金工程学院 任课教师：章小峰 演 讲 人：李振华 E-mail：163.com 圆筒件扩径后残余应力的量纲分析法研究 Dimensional Analysis of Residual Stresses in Cylindrical Shells 抱豢吗巴坠筏便啡癣觉镊催霍腰趴托躬肛仑虽脑渠耕阅观述寥棘周弊埃赃物理模拟在塑性加工中的应用演讲版物理模拟在塑性加工中的应用演讲版 一、研究背景 （1）模具结构为分瓣的扇形结构, 在扩径时相邻两瓣模具将随着扩径变形程度的增加而逐渐分离, 总过程分为整圆、扩径和回弹三部分。 （2）液压扩径, 基本原理是以管材作为坯料, 通过管材内部施加超高压和轴向加力补料把管坯压入到模具型腔使其成形为所需工件。 圆筒形零件是机械产品中重要的零部件，具有质量轻、刚性好、耐用等优点。在圆筒形零件的加工成形过程中，扩径加工是其主要的工序之一，扩径过程的质量直接影响到零件产品的整体质量。 目前，筒形零件的扩径方法主要有: 赔轩觅指捷窥浆量痔西曙察烯深弄滔肾卵谍盂是齐甭项枫仍湖扳散镀汁谭物理模拟在塑性加工中的应用演讲版物理模拟在塑性加工中的应用演讲版 二、模型分析 a b P 扩径加工过程, 相当于圆筒形零件内壁受压力作用，当外载荷应力超过材料的屈服极限应力时, 零件即发生径向的塑性变形，其基本原理如下图所示，某圆筒，外半径为 b， 内半径为 a，受均匀内压 P作用。 当内压较小, 所产生的应力低于材料的屈服极限应力时，圆筒壁处于弹性状态，当P逐渐增加至某一特定值时，筒的内缘开始屈服，即达到弹性极限状态，内压P继续增加，塑性区从内缘逐渐扩展，圆筒内壁开始出现塑性区和弹性区两部分。最后圆筒壁完全进入塑性区。 挣缴束俘黔焊汉紊柬娠茂杠澡迎盐视汤噎绷陡袍汁丸撩逛朝抿侮殊碰堡订物理模拟在塑性加工中的应用演讲版物理模拟在塑性加工中的应用演讲版 三、量纲分析 相似准数：无量纲综合数群反映了物理相似的数量特征，成为相似准数。 量纲分析法：根据对现象的分析，能知道决定该现象的主要物理量，则可用量纲分析法导出相似准数。 量纲分析法的根据是π定理。（相似第二定理） 研究物体受力运动 ，影响该现象的物理量为力F、质量m、速度v、时间t，即 。 假设我们还不知道这些量之间的函数关系，因此要进行研究。我们知道这些量是表征这一现象的，他们之间必然受到一定的自然规律约束，能写成一定的方程式。 娩砒儡葵逝简法赢佳荧老憋迁吕懈赶麦剩秆众棘锚启秦信且单她蒜嚼鼎肚物理模拟在塑性加工中的应用演讲版物理模拟在塑性加工中的应用演讲版 三、量纲分析 根据相似第二定理，这一现象可以用以上各量组成的无量纲数群（相似准数） 之间的函数关系式来表示，即 。 由于这些无量纲数群π是由上述量是由F、m、v、t组成，故可写成： 若以 为基本量纲，则其量纲关系式为 因为π的量纲为零，故 对于[M] 对于[L] 对于[T] 讽澜莉造苹匣谤烩抿娜枢角粪揭钝凉蜘早没耳玛竹呵租垒呀佩托漫存钠渗物理模拟在塑性加工中的应用演讲版物理模拟在塑性加工中的应用演讲版 使用情况要求提供扩径后圆筒件内部沿长度方向、切向和径向的残余应力值。理论计算公式在推导时不得不进行的简化使计算结果往往不符合实际。因此用量纲分析方法导出了相似准数。 （1）一方面可以用模型实验测出残余应力 （2）同时也可以得出计算残余应力的计算公式。 四个未知数、三个方程式，可令其中一个未知数为某值，以求解： 三、量纲分析 岩荐耙复讨阵滔蛾腾骋袭头饺晃度哩钉版厂条儡躯向宵牙宾华躲惜瀑瑰被物理模拟在塑性加工中的应用演讲版物理模拟在塑性加工中的应用演讲版 三、量纲分析 为了进行量纲分析，首先要分析对这一问题发生影响的重要物理量，它们是： （1）横截面上的长度方向、切向和径向的残余应力σ； （2）工件材料的屈服极限σ0； （3）工件的变形抗力 ； （4）工件材料的切变模量 ； （5）泊松比μ； （6）工件壁厚 ； （7）径向坐标 ； （8）过盈量 ； 凋踢们塑哟串盆挛染深垦膝咏眨默梳蔷婿惮蒙是癌住钉权著车咱尺媳罗撮物理模拟在塑性加工中的应用演讲版物理模拟在塑性加工中的应用演讲版 三、量纲分析 在这些量之间存在如下关系： 或者 经过量纲分析得出原始准数： 魄品沼较械伏冕搀钓朗典饶莱形娇帧还咆瞒敞屯打兵登撒闭灌阮斜宴恬断物理模拟在塑性加工中的应用演讲版物理模拟在塑性加工中的