正版新书 金属薄壁管冲击液压胀形技术 刘建伟 清华大学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

本书是关于金属薄壁管冲击液压胀形技术研究的专著，以金属薄壁管塑性成形为研究对象，采用理论分析、试验研究与数值模拟相结合的方法，系统揭示管坯在冲击液压载荷作用下的成形机理与变形规律。全书共分6章，主要内容包括金属薄壁管液压胀形基础、冲击液压胀形技术机理、冲击液压胀形管件塑性本构关系构建、冲击液压胀形数值模拟及试验方法研究等。

本书内容力求精练，讲求实用，图文并茂，深入浅出。既注重理论深度，又有丰富的试验与仿真实例。

本书可以作为高等院校机械制造、材料加工工程等专业本科生、研究生研究与教学用书，对从事金属塑性成形的专业技术人员也有一定的参考价值。

刘建伟，男，1978年生，博士，高级实验师，硕士生导师，桂林电子科技大学教学实践部教师。主要研究方向为液压成形技术、塑性加工工艺及特种加工技术。作为项目负责人主持了广西壮族自治区自然科学基金面上项目“基于冲击液压载荷的金属薄壁管变形行为及成形规律的研究”（项目编号：2016GXNSFAA380135）、广西壮族自治区自然科学基金青年基金项目“金属复合管冲击液压胀形机理的研究”（项目编号：2013GXNSFBA019245）、广西高校科学技术研究项目“金属薄壁管冲击液压胀形塑性成形机理的研究”（项目编号：KY2015YB095）、广西壮族自治区教育厅科研项目“高速走丝电火花线切割冷却系统的研究与开发”(项目编号：2010LX128)，主要参与国家自然科学基金面上项目“脉动液压加载方式下金属薄壁管液压成形能力提高机理的研究” (项目编号：51271062)、国家自然科学基金地区项目“有缝管冲击液压成形机理及变形规律的研究” (项目编号：51564007)、国家科技支撑计划项目“面向产业集群的创新技术应用示范(项目编号：2012BAH32F07) ”，主要参与横向课题“高稳定度磁性编码器电路制备技术研究”(合同编号：桂科攻02280203)、“永磁电机充磁机研制”(项目编号：W20609)、“高精度电子插件产品研制”(项目编号：CD10083X)等项目，以作者发表科研论文20余篇，主编工程训练示范中心“十二五”、“十三五”规划教材共2部：《特种加工训练》和《机械工程训练》，授权专利近20项。

本书是关于金属薄壁管冲击液压胀形技术研究的专业书，以金属薄壁管塑性成形为研究对象，采用理论分析、试验研究与数值模拟相结合的方法，系统揭示管坯在冲击液压载荷作用下的成形机理与变形规律。全书共分六章，主要内容包括金属薄壁管液压胀形概述、冲击液压胀形机理、冲击液压胀形塑性本构关系构建、冲击液压胀形数值模拟及试验方法研究等。

本书内容力求精选，讲求实用，图文并茂，深入浅出。既有一定的理论深度，又有丰富的试验与仿真。

本书主要作为高等院校机械制造、材料加工工程等专业研究生、本科生研究与教学用书，也对从事金属塑性成形专业技术人员有一定的参考价值。

第1章绪论

1.1液压胀形技术

1.2金属薄壁管液压胀形技术研究现状

1.2.1成形方式研究现状

1.2.2塑性本构关系研究现状

1.2.3成形极限研究现状

1.3冲击液压胀形技术的引出

第2章金属薄壁管冲击液压胀形基础

2.1引言

2.2金属薄壁管冲击液压胀形原理

2.3冲击液压胀形内压形成机理

2.3.1体积改变量

2.3.2液体内压

2.3.3不同模具型腔下的内压分析

2.4金属薄壁管不同状态下的受力分析

2.4.1密封与预紧

2.4.2合模启动

2.4.3合模冲压

2.4.4整形填充

2.5本章小结

第3章基于数字散斑相关法的管件塑性本构关系构建

3.1引言

3.2数字散斑相关法

3.3塑性本构关系理论分析

3.3.1本构关系模型选定

3.3.2等效应力

3.3.3等效应变

3.4塑性本构关系试验系统

3.4.1管材胀形装置

3.4.2胀形参数采集装置

3.5试验流程

3.5.1试验准备

3.5.2试验过程

3.5.3后处理

3.6塑性本构关系验证

3.6.1DYNAFORM简介

3.6.2金属薄壁管成形数值模型的建立

3.6.3模拟结果及分析

3.7本章小结

第4章金属薄壁管冲击液压胀形数值模拟研究

4.1引言

4.2冲击液压胀形数值模拟分析

4.3基于ANSYS WORKBENCH的数值模拟分析

4.3.1ANSYS WORKBENCH简介

4.3.2ANSYS WORKBENCH数值模拟

4.3.3模拟结果分析

4.4基于DYNAFORM的数值模拟分析

4.4.1DYNAFORM数值模拟

4.4.2模拟结果分析

4.5本章小结

第5章金属薄壁管冲击液压胀形试验研究

5.1引言

5.2冲击液压胀形装置

5.2.1装置功能分析

5.2.2装置整体结构

5.3金属薄壁管冲击液压胀形试验

5.3.1试验管材

5.3.2试验方案

5.3.3试验过程

5.4试验结果与讨论

5.4.1不同冲击速度对管材胀形高度的影响

5.4.2不同冲击速度对管材填充半径的影响

5.4.3不同冲击速度对管材壁厚分布的影响

5.5本章小结

第6章总结

参考文献

致谢

起源于20世纪40年代的管材液压胀形（tube hydroforming）技术，是一种先进、特殊、精密的异型截面金属薄壁管成形技术，随着近年来的不断发展，已成为塑性加工领域的热点研究方向。但管材液压胀形必须依赖昂贵、庞大的外部供液设备和控制系统，成形难度较大、效率较低。为克服管材液压胀形技术的不足，本书在液压胀形和冲压成形基础上提出了一种新型复形方法——冲击液压胀形（liquid impact forming）。这种方法兼具液压胀形和冲压成形的优点，在轻量化、一体化制造领域具有很好的发展前景和应用价值。

本书采用理论分析、试验研究与数值模拟相结合的方法对金属薄壁管冲击液压胀形成形机理和变形规律展开较深入研究。具体研究内容如下：

（1） 金属薄壁管冲击液压胀形新方法。通过对冲击液压胀形基本原理的分析，全面剖析了金属薄壁管在冲击载荷下的变形过程。分析了冲击载荷下的金属薄壁管的受力情况和成形内压力的形成机理，获得了冲击载荷作用下金属薄壁管型腔体积变化量与内压力之间的理论模型，为冲击液压胀形后续研究奠定了良好基础。

（2） 基于真实应力下数字散斑相关法的金属薄壁管塑性本构关系的构建。通过对真实应力作用下金属薄壁管的力学行为和变形特点的分析，建立了管坯等效应力、等效应变的数学模型。利用自行设计的自由胀形装置进行管坯胀形试验，并采用三维数字散斑动态应变测量分析系统在线获取管坯变形轮廓参数，通过三维点云重构和管坯力学模型获取管材轴向曲率半径、周向曲率半径、等效应力、等效应变等多组重要参数。以Hollomom模型对离散等效应力、等效应变组进行拟合，构建了试验条件下的塑性本构关系，与数值模拟结果具有较好的一致性。

（3） 金属薄壁管冲击液压胀形数值模拟研究。根据冲击液压胀形特点，采用瞬态动力学数值模拟（ANSYS WORKBENCH）和成形过程数值模拟（DYNAFORM）相结合的方法对金属薄壁管冲击液压胀形进行仿真。通过ANSYS WORKBENCH瞬态动力学数值模拟，得到了不同冲击载荷作用下金属薄壁管型腔内压力的变化规律，并结合理论分析对结果进行修正。利用获得的内压参数，进行DYNAFORM成形过程数值模拟，获得了不同冲击速度、相同模具条件下金属薄壁管的胀形参数。通过对其胀形高度、填充半径和壁厚分布的比较与分析发现，随着冲击速度的提高，管材成形效率相应提高，填充性和成形性受到一定影响，但均在可控范围之内。

（4） 金属薄壁管冲击液压胀形试验研究。为了进行金属薄壁管冲击液压胀形的验证试验，本书自主研制了一套简易胀形系统。对系统的整体结构、冲压部分、液压胀形部分等关键技术进行了探索性研究。采用与数值模拟相同的方案进行验证试验，结果表明，两者具有较好的一致性，符合液压胀形要求。

本书内容主要来源于作者在攻读博士期间和近年来所做的研究工作，并借鉴、引用、吸收了国内外同行专家的相关研究成果。作者期望本书的出版能对管材液压胀形技术的开发起到抛砖引玉的作用。

由于作者学识和水平有限，书中难免存在错误疏漏之处，恳请广大读者批评指正。

作者

2017年3月