【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及宽筋环筒制造领域，更具体地说，涉及一种宽筋环筒多向约束辗压折皱预测与调控方法。
技术介绍
1、宽筋环筒承载能力强、重量轻，被广泛用于制造航空航天运载及武器装备的关键承载构件。宽筋环筒由环形蒙皮和分布在蒙皮内侧的横筋构成，其极端结构大幅增加了其制造难度。目前，宽筋环筒的主流制造技术为切削加工。但是，切削加工不仅存在材料浪费率高、制造时间长、耗费高等不足，同时会切断金属流线，使宽筋环筒力学性能被削弱，导致其难以满足宽筋环筒高性能高效率制造要求。通过多向约束辗压成形技术，不仅能实现宽筋环筒复杂形貌整体成形，同时能改善宽筋环筒内部微观组织，从而提高宽筋环筒力学性能。但是，宽筋环筒多向约束辗压过程中受力状态极其复杂，当环坯壁厚较小且横筋较宽时，蒙皮与横筋之间的交接区极易发生折皱，导致宽筋环筒制造质量极难调控。当前，还没有关于宽筋环筒多向约束辗压折皱预测和调控方法的报道。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种宽筋环筒多向约束辗压折皱预测与调控方法，能够快速准确判断宽筋环筒多向约束辗压过程中交接区是否发生折皱缺陷，并能有效调控交接区折皱缺陷。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种宽筋环筒多向约束辗压折皱预测与调控方法，包括以下步骤：
3、s1、将宽筋环筒多向约束辗压塑性区划分为蒙皮加载区、交接区内塑性区和筋部塑性区，确定蒙皮加载区变形量、交接区内塑性区的轮廓尺寸以及筋部塑性区的轮廓尺寸；
4、s2、确定交
5、s3、建立交接区内塑性区发生折皱的判据，判断交接区内塑性区是否会沿母线方向发生折皱；
6、s4、将宽筋环筒多向约束辗压均匀划分为n个道次，对各个道次依次按照s1-s3的步骤进行计算，若在第i辗压道次交接区内塑性区发生折皱，立即停止后续计算，若在第i辗压道次交接区内塑性区未发生折皱，继续进行下一辗压道次的计算，直至第n辗压道次，所有计算终止；
7、s5、若宽筋环筒多向约束辗压过程中交接区发生折皱，通过适当增加环坯壁厚与辗压辊进给速度，从而有效控制交接区折皱。
8、按上述方案，在所述步骤s2中，确定交接区内塑性区沿母线方向的临界折皱应力的方法如下：
9、根据交接区折皱前后轴截面轮廓长度不变的原则，得到了第i辗压道次交接区折皱曲面的平均挠度δaei，如式(1)所示：
10、
11、式中，l为交接区沿母线方向的宽度，β为交接区母线与其轴线的夹角，r0i为第i辗压道次交接区内壁的最小半径，umcri/l为第i辗压道次交接区沿母线方向折皱的临界单边等效位移；
12、根据交接区折皱前后轴截面轮廓长度不变的原则，得到了第i辗压道次交接区折皱曲面的最大挠度ai，如式(2)所示：
13、
14、基于能量法，得到第i辗压道次交接区不发生折皱的变形能ea0i，如式(3)所示：
15、
16、式中，ti为第i辗压道次交接区沿径向的壁厚，k为宽筋环筒材料的强度系数，n为宽筋环筒材料的硬化指数，ε0为宽筋环筒开始产生塑性变形时的应变，w0i为第i辗压道次交接区小端与辗压辊的接触弧长；
17、根据交接区与辗压辊的接触关系，得到式(3)中w0i的表达式：
18、
19、式中，r为辗压辊上与交接区小端接触部位的半径，a为辗压辊的进给当量速度(环坯旋转1周时辗压辊的径向进给量)；
20、基于能量法，得到第i辗压道次筋部塑性区发生折皱的变形能eaw1i，如式(5)所示：
21、
22、式中，为第i辗压道次交接区内塑性形区的平均弧长，hi为第i辗压道次筋条高度，ai为第i辗压道次交接区折皱曲面的几何参数；
23、根据交接区折皱曲面的几何特征，得到第i辗压道次交接区折皱曲面的几何参数ai，如式(6)所示：
24、
25、根据交接区内塑性区的几何特征，得到第i辗压道次交接区内塑性区的平均弧长，如式(7)所示：
26、
27、基于能量法，得到第i辗压道次交接区发生折皱的变形能eaw2i，如式(8)所示：
28、
29、结合式(1)-(8)，得到第i辗压道次交接区内塑性区刚好发生折皱时umcri/l的计算方程，如式(9)所示：
30、
31、通过方程(9)求解出umcri/l，从而得到第i辗压道次交接区内塑性区沿母线方向的临界折皱应力，如式(10)所示：
32、
33、按上述方案，在所述步骤s2中，确定交接区内塑性区沿母线方向的应力的方法如下：
34、当0≤lsinβ≤hi时，基于主应力法，得到第i辗压道次交接区内塑性区沿母线方向的应力σmi，如式(11)所示：
35、
36、式中，δti为第i辗压道次蒙皮壁厚的减小量，t0为蒙皮初始壁厚；
37、当lsinβ>hi时，基于主应力法，得到第i辗压道次交接区内塑性区沿母线方向的应力σmi，如式(12)所示：
38、
39、按上述方案，在所述步骤s3中，第i辗压道次交接区内塑性区沿母线方向发生折皱的判据如式(13)所示：
40、σmi≥σmcri (13)。
41、实施本专利技术的宽筋环筒多向约束辗压折皱预测与调控方法，具有以下有益效果：
42、1、本专利技术能够快速准确判断宽筋环筒多向约束辗压过程中交接区是否产生折皱，同时能够有效抑制交接区折皱，进而指导高质量宽筋环筒辗压参数、环坯和辗压辊设计。
43、2、本专利技术宽筋环筒多向约束辗压折皱与调控方法，能够有效缩短工艺设计时长以及宽筋环筒制造时长。
44、3、利用本专利技术的宽筋环筒多向约束辗压折皱与调控方法，能够对宽筋环筒多向约束辗压工艺进行优化设计。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种宽筋环筒多向约束辗压折皱预测与调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的宽筋环筒多向约束辗压折皱预测与调控方法，其特征在于，在所述步骤S2中，确定交接区内塑性区沿母线方向的临界折皱应力的方法如下：
3.根据权利要求2所述的宽筋环筒多向约束辗压折皱预测与调控方法，其特征在于，在所述步骤S2中，确定交接区内塑性区沿母线方向的应力的方法如下：
4.根据权利要求3所述的宽筋环筒多向约束辗压折皱预测与调控方法，其特征在于，在所述步骤S3中，第i辗压道次交接区内塑性区沿母线方向发生折皱的判据如式(13)所示：
【技术特征摘要】
1.一种宽筋环筒多向约束辗压折皱预测与调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的宽筋环筒多向约束辗压折皱预测与调控方法，其特征在于，在所述步骤s2中，确定交接区内塑性区沿母线方向的临界折皱应力的方法如下：
3.根据权利要求2所述的宽筋环筒多...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩星会，田端阳，华林，庄武豪，郑方焱，胡轩，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。