本書基于作者現(xiàn)有的知識(shí)水平,概述了管材塑性加工領(lǐng)域的一些*新進(jìn)展。重點(diǎn)介紹管材繞彎成形工藝技術(shù)的研究進(jìn)展,從繞彎工藝、塑性力學(xué)理論基礎(chǔ)、成形過(guò)程數(shù)值模擬、成形缺陷抑制等多方面入手,對(duì)現(xiàn)有研究成果進(jìn)行總結(jié)。此外,本書還收錄了現(xiàn)有文獻(xiàn)中常見(jiàn)的管材材料,如不銹鋼、鋁合金、鈦合金和銅合金等,可供讀者參考。本書內(nèi)容涵蓋現(xiàn)有文獻(xiàn)中對(duì)繞彎工藝的研究成果,如繞彎成形工藝參數(shù)優(yōu)化、管材塑性加工力學(xué)理論分析模型、繞彎成形缺陷的形成與變化規(guī)律,等等。
大承載、長(zhǎng)續(xù)航、高可靠性和智能化是現(xiàn)代工業(yè)裝備發(fā)展的重要方向。隨著工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)指標(biāo)的不斷提升,產(chǎn)品設(shè)計(jì)者對(duì)零件的材料性能、制造精度和可靠性等方面的要求也越來(lái)越高。管狀零件因具有質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)性能好等優(yōu)點(diǎn)而廣泛用于航空、航天、汽車、船舶、機(jī)床和機(jī)器人等高技術(shù)領(lǐng)域,用來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)裝備的氣液傳輸和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制等功能。塑性繞彎成形是生產(chǎn)氣液傳輸類管狀零件的重要工藝之一,其成形產(chǎn)品具有組織性能好、材料利用率高、尺寸精度高等優(yōu)點(diǎn)。然而,管材變形時(shí)材料受力和塑性流動(dòng)不均勻,往往會(huì)誘發(fā)回彈、橫截面畸變、失穩(wěn)起皺和壁厚減薄(破裂)等缺陷,成形缺陷的控制是制約高性能管件精確成形的技術(shù)瓶頸。近二十年來(lái),伴隨著塑性加工理論、材料科學(xué)和計(jì)算機(jī)數(shù)字化仿真技術(shù)的發(fā)展,國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)對(duì)管材繞彎成形工藝進(jìn)行了大量研究,在該領(lǐng)域取得了巨大進(jìn)展。然而相關(guān)的研究成果主要以英文作為載體進(jìn)行傳播,對(duì)于國(guó)內(nèi)英文基礎(chǔ)較差的讀者來(lái)說(shuō),存在明顯的語(yǔ)言障礙。目前,國(guó)內(nèi)針對(duì)管材繞彎成形工藝的學(xué)術(shù)著作依然較少。本書作者以大口徑薄壁管材繞彎成形工藝作為研究對(duì)象,參考了國(guó)內(nèi)相關(guān)科研院所(如北京航空航天大學(xué)、吉林大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、南京航空航天大學(xué)等)的博士研究論文,在閱讀了大量國(guó)內(nèi)外參考文獻(xiàn)之后,通過(guò)總結(jié)歸納完成了本書的撰寫工作。本書共有八章內(nèi)容,涉及管材繞彎工藝現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)、繞彎成形數(shù)值模擬模型、繞彎成形缺陷分析模型、繞彎成形缺陷抑制策略等內(nèi)容。針對(duì)彎管過(guò)程中的四種缺陷回彈、橫截面畸變、失穩(wěn)起皺和壁厚減。ㄆ屏眩,詳細(xì)介紹了缺陷定量描述方法、力學(xué)分析模型和數(shù)值模擬模型,總結(jié)了關(guān)鍵參數(shù)對(duì)繞彎成形缺陷的影響規(guī)律,并基于作者的認(rèn)知范圍給出了對(duì)應(yīng)的缺陷抑制策略。作者在撰寫本書過(guò)程中,耗費(fèi)了大量的心血。但由于時(shí)間倉(cāng)促且本人學(xué)術(shù)水平有限,難免存在考慮不周之處,望同行能夠批評(píng)指正!
張?jiān)隼,博士研究生,講師,任教于南陽(yáng)理工學(xué)院智能制造學(xué)院。2013.92015.7,西北工業(yè)大學(xué) 航空宇航制造工程,碩士研究生;2015.92019.12,西北工業(yè)大學(xué) 航空宇航制造工程,博士研究生;2019.12至今,南陽(yáng)理工學(xué)院智能制造學(xué)院,教師。1.學(xué)術(shù)論文:[1] Zhang Z, Wu J, et al. A new iterative method for springback control based on theory analysis and displacement adjustment. International Journal of Mechanical Sciences 2016; 105:330-339 (WOS: 000368972700029).[2] Zhang Z, Wu J, et al. A semi-analytical method for the springback prediction of thick-walled 3D tubes. Materials and Design 2016; 99:57-67 (WOS: 000375356700007).[3] Wu J, Zhang Z, et al. A method for investigating the springback of 3D tubes. International Journal of Mechanical Sciences 2017; 105:330-339 (WOS: 000412960000017).[4] Zhang Z, Wu J, et al. A new strategy for describing the characteristics of bending line in flexible push bending. Engineering Computations 2019; 36(5):1597-1607 (WOS: 000481469600009).2.主要著作:主編《數(shù)控加工實(shí)用教程》,西安電子科技大學(xué)出版社出版。
第1章 緒論1
1.1 引言1
1.2 常見(jiàn)管材彎曲工藝的研究現(xiàn)狀2
1.3 管材繞彎成形缺陷的研究現(xiàn)狀8
1.4 本章小結(jié)12
第2章 管材力學(xué)性能的表征方法的研究現(xiàn)狀13
2.1 金屬材料的力學(xué)性能表征方法13
2.2 現(xiàn)有管材力學(xué)性能試驗(yàn)方法23
2.3 常見(jiàn)管材材料的力學(xué)性能參數(shù)29
2.4 本章小結(jié)32
第3章 管材繞彎成形過(guò)程數(shù)值模擬分析方法33
3.1 材料塑性加工數(shù)值模擬分析的基本原理33
3.2 有限元分析平臺(tái)與常用分析軟件36
3.3 基于ABAQUS的管材繞彎成形過(guò)程分析模型41
3.4 有限元模型參數(shù)對(duì)管材繞彎成形數(shù)值計(jì)算結(jié)果的影響52
3.5 其他重要參數(shù)對(duì)管材繞彎成形數(shù)值計(jì)算結(jié)果的影響58
3.6 本章小結(jié)68
第4章 管材繞彎成形回彈分析模型及缺陷抑制方法69
4.1 圓管繞彎回彈問(wèn)題求解模型的研究現(xiàn)狀69
4.2 繞彎回彈分析數(shù)值模擬模型的研究現(xiàn)狀84
4.3 重要參數(shù)對(duì)管材繞彎回彈的影響規(guī)律90
4.4 管材繞彎回彈缺陷的抑制策略95
4.5 本章小結(jié)96
第5章 管材繞彎截面畸變分析模型及缺陷抑制方法97
5.1 管材繞彎過(guò)程中的截面畸變現(xiàn)象97
5.2 圓管繞彎截面畸變問(wèn)題求解模型的研究現(xiàn)狀99
5.3 矩形管繞彎截面畸變問(wèn)題求解模型的研究現(xiàn)狀105
5.4 其他異形管繞彎?rùn)M截面畸變問(wèn)題的研究現(xiàn)狀110
5.5 管材繞彎成形截面畸變規(guī)律115
5.6 管材繞彎截面畸變?nèi)毕莸囊种撇呗?38
5.7 本章小結(jié)143
第6章 管材繞彎失穩(wěn)起皺分析模型及缺陷抑制方法145
6.1 管材繞彎過(guò)程中的失穩(wěn)起皺行為145
6.2 圓管繞彎失穩(wěn)起皺求解模型的研究現(xiàn)狀146
6.3 矩形管繞彎失穩(wěn)起皺求解模型的研究現(xiàn)狀152
6.4 重要參數(shù)對(duì)管材繞彎失穩(wěn)起皺的影響規(guī)律158
6.5 管材繞彎失穩(wěn)起皺缺陷的抑制策略166
6.6 本章小結(jié)169
第7章 管材繞彎壁厚變化規(guī)律及缺陷抑制方法170
7.1 管材繞彎過(guò)程中的壁厚減薄/增厚行為170
7.2 圓管繞彎壁厚變化分析模型的研究現(xiàn)狀170
7.3 重要參數(shù)對(duì)管材繞彎壁厚變化的影響規(guī)律172
7.4 管材繞彎壁厚變化的抑制策略180
7.5 本章小結(jié)182
第8章 結(jié)論與展望183
8.1 結(jié)論183
8.2 展望185
參考文獻(xiàn)188