三边形圆弧截面空心零件旋压成形的数值模拟及试验研究

采用有限元分析软件MSC.MARC对三边形圆弧截面空心零件的旋压成形进行数值模拟,对其应力应变分布规律进行了研究,重点探讨了旋轮轴向进给比和毛坯厚径比对旋压成形质量的影响,分析了起皱、减薄、回弹现象产生的原因以及容易出现这些缺陷的部位.模拟及试验结果表明,口部(即成形过程中的坯料凸缘)、侧壁靠近圆角处大圆弧区和圆角区域小圆弧部位本别是三边形圆弧截面空心零件拉深旋压过程中易产生起皱、减薄和破裂的部位.

三边圆弧形横截面空心零件旋压成形应变网格实验

以三边圆弧形横截面空心零件为研究对象,进行了应变网格实验,获得了旋压件母线方向、周向和厚向的应变分布规律及等效应变分布规律.结果显示:旋压件侧壁和口部的应变状态为母线方向受拉、周向和厚向受压,以母线方向和厚向的应变为主,周向应变很小;侧壁和口部成形时坯料变形方式分别是剪切旋压和以剪切旋压为主、兼有拉深旋压的复合变形;旋压件大小圆锥面侧壁母线方向、厚向应变和等效应变的分布状况一致——从圆角区至口部,应变先增大后减小,但小圆锥面侧壁产生较大应变的区域比大圆锥面大;应变分布主要受变形程度和速度的影响:变形程度的不同导致大圆锥面与小圆锥面之间应变分布不相同;变形速度的变化导致大小圆锥面横截面上应变分布的变化.

弧形三角截面碳纤维复合材料桁架结构的研制

复合材料桁架结构具有重量轻、比刚度和比强度高、载荷分布合理的特点。为适应飞艇等浮空器的弧形曲面结构,创新设计了弧形三角截面碳纤维复合材料(CFRP)桁架结构,并对其制备技术进行了研究。桁架弦杆管件采用外模内加压的成型方式,三角腹杆与接头为整体结构、一体化成型,整体单元桁架在专用工装上组装连接。通过本方法制备的单元桁架组件比强度和比刚度大,各项性能满足设计指标要求,具有轻量化和承载性良好的特点。最终通过单元桁架组件的连接组合形成环形或弧形整体复合材料桁架结构件,可实现在飞艇、高空气球等浮空器桁架结构上的应用。