厚壁鈦三通塑性成形工藝的研究！

       厚壁鈦合金管零件由于具有較強(qiáng)重比、優(yōu)良的耐蝕性及耐疲勞性，在航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。塑性成形工藝獲得的厚壁鈦合金管件具有塑性好、強(qiáng)度高等特點(diǎn)(如擠壓、旋壓、拉拔)，已成為加工鈦合金管材零件鈦三通的主要方法。

       對(duì)管材塑性變形行為分析是保障管材準(zhǔn)確塑性成形的前提和基礎(chǔ)，而變形分析的牢靠性往往取決于材料在變形時(shí)的力學(xué)性能，格外是塑性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。由于材料的塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系與其所受的應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)，因此，要根據(jù)具體成形過程中材料受力狀態(tài)選擇適合的試驗(yàn)法進(jìn)而確認(rèn)材料的塑性參數(shù)。

       對(duì)于以壓縮變形為主的厚壁鈦管塑性成形過程，如旋壓和擠壓，需要確認(rèn)其在壓縮狀態(tài)下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。然而由于管材的中空結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的圓柱試樣軸向壓縮試驗(yàn)法較難用來確認(rèn)管材的壓縮力學(xué)性能。因此，如何準(zhǔn)確確認(rèn)厚壁鈦管壓縮狀態(tài)下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系已成為準(zhǔn)確分析厚壁鈦三通塑性變形行為的一個(gè)關(guān)鍵問題。

       力應(yīng)變關(guān)系。其中，局部切塊壓縮試樣在管壁上直接截取試樣，受管材壁厚的影響較大，且壓縮過程中容易失穩(wěn)。弧形堆疊試樣適用于薄壁管材，其原理與切塊試樣相同。區(qū)別于切塊和堆疊壓縮試驗(yàn)，整體環(huán)形試樣軸向壓縮試驗(yàn)穩(wěn)定性較好，與管材塑性成形過程中的真實(shí)應(yīng)力狀態(tài)越為接近，得到了廣泛的應(yīng)用。

       然而，受摩擦的影響，整體環(huán)形試樣在壓縮過程中沿徑向會(huì)發(fā)生不均勻變形，出現(xiàn)鼓肚現(xiàn)象。而管材的中空結(jié)構(gòu)使得較難對(duì)試樣外形進(jìn)行去鼓形修整。因而，采用該試驗(yàn)法時(shí)，只能獲得鼓肚發(fā)生之前小應(yīng)變范圍材料的壓縮應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，鼓肚發(fā)生后，計(jì)算獲得的應(yīng)力、應(yīng)變數(shù)據(jù)與實(shí)際值相差較大。而管材的塑性成型一般都屬于大變形過程，需要大應(yīng)變范圍的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線。

       針對(duì)上述問題，一些學(xué)者提出通過將試驗(yàn)與解析公式(或有限元)及優(yōu)化算法相結(jié)合的反求方法確認(rèn)材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。反求法的實(shí)質(zhì)是通過試驗(yàn)，利用單向拉伸試驗(yàn)結(jié)合數(shù)值模擬反求出了5052鋁合金材料失效參數(shù)。

       通過反算確認(rèn)鈦三通管強(qiáng)化方程中的強(qiáng)度系數(shù)和應(yīng)變的硬化指數(shù)。該方法在建立材料參數(shù)與力-位移曲線解析關(guān)系過程中過多采用假設(shè)條件，因而其解析表述準(zhǔn)確性對(duì)材料參數(shù)的識(shí)別精度有很大的影響。