钛合金环壳零件冲压成形过程的有限元模拟分析.pdf

些j}!：些△兰塑上：：i三j立丝苎 钛合金环壳零件冲压成形过程的有限元模拟研究 摘 要 钛合金因其具有独特的性能而在航空航天领域得到了广泛应用。钛合金环 壳零件作为航天器上的燃料储存用重要部件，因其使用环境特殊而对成形精度 要求很高，并且由于钛合金变形难、材料昂贵，所以在零件成形过程中遇到了 很多亟待解决的技术问题如毛坯内缘容易产生拉裂、成形后零件内外缘蛏边余 量太多造成材料浪费等。为此本文采用计算机数值模拟并结合理论分析的方 法对钛合金环壳零件成形过程进行了深入研究，主要研究内容和结果如下： (1)研究了钛合会环壳零件成形过程，建立了符合实际的成形过程弹塑性 有限元力学模型，并对模拟中关键技术问题进行了处理。模拟中采用四节点四 边形轴对称实体单元实现了计算模型的离散化：采用213面～面接触单元处理了 成形过程中的刚体～柔体接触问题。 (2)采用有限元数值模拟对环壳零件成形过程中不同压下量下毛坯各节点 的应力应变分柿及变化规律进行了分析，获得了环壳零件冲压过程的成形规律。 结果表明成形过程中应力应变最大值都出现在毛坯的内缘处，该处最容易发生 破裂失效。 (3)研究了不同板料厚度下环壳零件成形过程的应力应变分布，得出了板 料厚度对成形性的影响规律，以此为依据确定了符合成形要求的板料初始厚度。 (4)基于正交试验设计选取不同毛坯内外径尺寸，对环壳零件的成形过程 进行了数值模拟，获得了变形网格图和应力应变值，研究了毛坯内外径尺寸对 应力应变分布的影响规律。在此基础上，以成形后内外缘竖边余量为指标，确 定了环壳零件成形的最佳毛坯内外径尺寸。 关键词： 钛合金：环壳：数值模拟；成形规律；毛坯几何尺寸：竖边余量 Abstract FEM SimulationOil Process StampingForming ofTitanium Shell Ring Alloy Abstract is usedia becauseits Titanium industry of excellent alloywidely aerospace shellcontainerservesforthefuel of properties．Titaniumalloyring storage isusedinsomesevere environmentandof vehicle，which rugged high space of alotof thereexit difficulties formingquality．But forming requirement to the becausethetitaniumisvaluableandhard during alloy manufacturing defor