用中心管限位椭球壳无模液压成形试验研究.pdf

用中心管限位的椭球壳无模液压成形试验研究 胡 蓝 。滕步刚 ，何祝斌 。初冠南。。王仲仁 (1．哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001；2．哈尔滨工业大学 (威海)船 舶工程学院，山东 威海 264209) 摘 要：理论与实践均证明，长短轴比大于 的椭球壳体在 自由胀形时会在赤道附近起皱，其原因是 由于存在纬向压应力。首次提出采用带中心管约束法整体无模胀形技术，对长短轴比为2的椭球 壳体进行液压胀形试验研究，得到了椭球壳体胀形时应变分布及尺寸变化规律。试验结果表明：在 中心管约束下的椭球壳体胀形可以较好地控制椭球轴长比。椭球状壳体在胀形过程中经历焊缝起 皱凸起，后又在更高内压的作用下逐渐消皱的过程。塑性变形首先发生在赤道焊缝处，随后球瓣靠 近南北极的部位也发生塑性变形，并 由赤道和极板 向温带区域扩展。用此方法所获得的壳体可 以 直接用于椭球形水塔。 关键词：无模液压成形；椭球壳体 ；起皱；经向应变；纬向应变 中图分类号：TG394；TQ050．6 文献标识码：A 文章编号：1001—4837(2011)04-0001-06 doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2011．40 ．001 Research onDielessHydrobulgeFormingofEllipsoidalShells withCentralTubeConstraint HU Lan ，TENG Bu—gang ，HE Zhu—bin ，CHU Guan—nan ，WANG Zhong—ren (1．SchoolofMaterialScienceandEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China； 2．SchoolofNavalArchitecture，HarbinInstituteofTechnoloyg atWeihai，Weihai264209，China) Abstract：Itisprovedbytheoryandpracticethatthewrinklesappearatequatorduringhydrobulgeform— ingellipsoidalshellifthelengthratiooflongaxistoshortaxisisover√2，duetothelatitudinalcompres— sionstressexistingatthe equator．Theintegraldielesshydrobulgefomr ing experimentusingellipsoidal shellswithcentraltubeconstraintissuggestedfirst．Thelengthratiooflongaxistoshortaxisreached2 (A=2)．Thestraindistributionoftheoutersurfacesoftheshellsduringbulgingandsizevariationbefore andafterbulgingweremeasuredandanalyzed．Theexperimentresultsshow thatwith centraltubecon— straint，the valueofellipsoidalshellcouldbecontrolledvarying in asmallrange．Theshellsexperi— encedwinklingatequatorneartheweldseam andflatteningofwrinklesduetotheexpansionofshellsat higherpressure．Plasticdefomr ationtookplacefirstatequatorneartheweldseam，followedbytheareas nearbythepole，andexpandedtotemperatezone．Thebulgedellipsoidalshellsobtainedbythismethod canbedirectlyusedaswatertower． Keywords：dielesshydrobulgefomr ing；ellipsoidalshells；wrinkling；l0ngitudestrain；latitudinalstrain 基金项目：国家 自然