超塑性成型工艺气压比例控制算法的比较.pdfVIP

MY K 第 12 期 江苏科技信息 No.12 2017 年 4 月 Jiangsu Science Technology Information April ，2017 超塑性成型工艺气压比例控制算法的比较 杨 建 （上海飞机设计研究院 强度设计研究部，上海 201210 ） 摘要：超塑性成型工艺采用气压控制算法得到成形过程中所需的气压曲线，所采用的气压控制算法直接 影响气压加载的控制方式和最终零件的成形质量。文章分析了相关的气压控制算法，对常用的 5 种气压 比例控制算法做了对比分析，根据分析结果给出了推荐的算法，为数值模拟和实验采用气压控制算法提 供了依据。 关键词：超塑性成型； 气压控制算法 ； 比例控制； 本构关系 1 简介 应变速率比率应用较多 。应力比可通过以下近似超塑 超塑性成型工艺作为一种成形大变形零件的工 性本构方程转换为应变速率比： · 艺在航空航天领域、交通行业以及医疗上得到广泛的 σ =Kε m （1） 应用。它通过在成形过程中在板材两侧加载不同的气 · 式中σ 是 Von Mises 等效应力， ε 为等效应变速 压来维持材料最佳的超塑性流动，即保持材料的变形 率，K 为硬化系数，m 为应变速率系数。 速率在最佳超塑性变形速率范围内。这些加载的气压 对于某一给定材料，超塑性成型过程中的等效应 差曲线（下文采用气压曲线）通常采用所谓气压控制 力与加载的气压成比例，故有： 策略（即气压控制算法）来生成。 · m 气压控制算法一般分为理论分析（通过分析成形 P1 = σ = ε1 （2 ） · P ! 过程中的几何和力学条件得到加载气压的解析解）和 2 σ ε2 按一定控制策略得到气压曲线的气压控制算法 。相关 上式中的右下标为某一给定材料超塑性成型工 的气压控制算法较多，相互之间的关系没有相关文献 艺中的两个连续状态（如时刻 t-Δt 和时刻 t 时的状 分析。 态），在这两个工步状态下，材料有相同的 K 值。 此公 文章简单介绍气压控制算法中的梯级算法，对比 式是应力比和应变速率比的转换关系。 此外，不含参 例控制算法做了较为深入的分析，对其中常用的几种 数 m 的比例关系也能用于计算加载的气压，文章不 算法策略做一对比分析，为后续的数值模拟和实验采