D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1993.01.011 第15卷第4期 北京科技大学学报 VoL15 No.4 1993年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.1993 金属超塑成形力学的研究现状 胡士廉 摘要本文按薄壁类零件和体积类零件的超塑成形分别介绍了超型成形力学发展的新动向、 并提出了看出 关键词：超塑性.超萝成形、超塑性力学 Current Situation of Superplastic Forming Mechanics Hu Shilian ABSTRACT:This paper introduces new developments of superplastic forming mechanics in terms of superplastic shaping of thin sheet and bulk metals,and points out some opin- ions KEY WORDS:superplastic.superplastic shaping.superplastic forming mechanics 1 现在人们主要研究超塑性的本构关系、超塑材料的断裂理论、超塑成形力学以及以检 变超塑性为特点的相变超塑力学。超塑成形力学主要是对一些典型成形问题进行分析。本 文试图从这方面人手，分别按薄壁类零件（胀形或拉深）的超塑成形和体积类零件的超塑 成形介绍一下超塑成形力学研究的新动向、并提出自己的看法。 1薄壁类零件超塑成形力学的进展 80年代之前人们研究薄壳类零件的超塑性成形主要是利用超塑力学方程式结合力学 分析这样一种近似解析分析法来讨论力、应变速率、成形时间以及成形零件的壁厚均匀 性。所得的力学模型也比较少。而现在力学分析模型已由原来的球面.圆柱面和角面分 析、扩展到了圆锥面、圆环面及拉深薄板的分析)。这些超塑成形力学分析模型的建立 对超塑成形的应用起了很大的作用。 随着计算机和自动控制技术的发展，近年来提出了板料超塑成形的应变速率优化控制 方法。其中心恩想就是选择适当的应变速率敏感性指数m让值尽可能的大，使变形均 匀。提高生产效率需要有较大的应变速率。综合这2种因素，求得优化的应变速率，： 对于一定的温度所对应的S曲线，找到适当的，后，主要是控制压力使得变形过程始终 *199301-13收稿第一作者：男.36岁.讲帅 *压力加l工系Department of)
4 1 第 卷 第 期 5 3 1 年 月 9 9 8 北 京 科 技 大 学 学 报 J r a u o n l o f U n i r s 、 e i y o t f S e i a n n e e e d T e e h o n l o g y B e j i i g n 、 一 。 ! . ! N 5 o . 4 A u g . 3 1 9 9 金属超塑成形力 学 的研究现状 胡士 廉 ` 摘要 本文 按薄 壁类零件 和体积类零 件的超塑成 形 分别介绍 了超塑成形 力学发 展 的新动 向 , 井提出了 看法 关键词: 超塑性 . 超塑 幻衫 . 超塑性力学 C u r r e n t S it u a t i o n o f S u P e r P l a s t i e F o r m i n g M e e h a n i e s 刀“ 5 人i/ la n A B S T R A C T : T h i s P a P e r i n t r o d u e e s n e w d e v e l o Pm e n t s o f s u P 巳r Pl a s t x e fo r m i n g m c e h a n i e s i n t e r m s o f s u P e r P l a s t i e s h a P i n g o f t h i n s h e e t a n d b u lk m e t a l s a n d P o i n t s o u t s o nr e o P i n - I O n S . K E Y 协 了 O R D S : s u P e rP l a s t i e , s u P e rP l a s t i e s h a p i n g , s u P e r p l a s t i c fo r m i n g m e c l l a n i C S 现在人们主要 研究 超塑性的本构 关 系 、 超 塑材 料的断 裂理论 、 超 塑成 形 力学以 及 以 相 变超 塑性 为特点 的相变 超塑 力学 。 超塑成 形 力学主要是 对一 些典型成 形 问题进 行分析 。 本 文试图从这 方面人 手 , 分别按薄 壁类零件 `胀 形或拉深 ) 的超 塑成形 和 体积类零件 的 超塑 成形介绍一 下 超 塑成形 力学 研究 的新 动 向 , 并提 出 自己 的 看法 。 1 薄壁类零件超塑成形 力学的进展 80 年 代之前人 们研究 薄 壳类零 件 的 超塑 性成形 主 要是 利 用 超塑 力学 方程 式结 合力 学 分 析这 样 一 种近 似解 析分析 法 来讨论 力 、 应 变 速率 、 成形 时 间 以 及成 形零 件 的 壁厚 均 匀 性! ’ 1 。 所得 的 力学 模型 也 比 较少 。 而 现 在力学 分 析模型 已 由原来 的球 面 . 圆柱 面和 角 面分 析 , 扩 展 到 了 圆锥 面 、 圆环 面 及拉 深薄板 的 分 析因了 。 这些超塑 成形 力 学分析 模型 的建 立 对 超 塑成形 的应用 起 了很大 的作用 。 随着计算 机 和 自动 控制 技术的发 展 , 近年来提 出 了板料 超塑成形 的 应变 速率优化 控制 方 法 。 其中心 思想 就是 选择适 当的应 变 速率敏 感性指 数 二 , 让 二 值尽 可 能的大 , 使变形 均 匀 。 提高 生 产效 率需要 有 较大 的 应 变速 率 跳 综合 这 2 种 因素 , 求得 优 化的 应变 速 率宕 · 对 于 一 定 的 温度 所 对 应 的 、 曲线 , 找 到 适 当 的 : 、 后 , 主要 是控制 压 力 使得 变形 过程始 终 * 19 9 3一 O! 一 1 3 收 稿 第一 作 者 : 男 36 岁 讲师 ? 压 力 加工系 (D e p a r tm e n t o f ) DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1993. 04. 011
·376· 北京料：技大学学报 1993年No.4 获得&：的条件(2)。如在气胀成形时是寻找最佳压力与时间曲线，这是这类优化的力学和 控制理论的基础。为了计算这类理论曲线，必须得到零件及模具的几何参数，同时还须得 到所用材料在变形温度下的5曲线及其对应的材料常数K、m值，所以有关超塑力学的参 数和曲线的测定与积累是十分重要的。另外，利用改进了的超塑力学本构关系控制一定应 变速率实现薄壳类零件成形也是近来发展的一个特点（④） 80年代后对薄壳零件的超塑成形应用有限元分析的方法越来越多，目前超塑成形力 学中所应用的有限元分析绝人部分是讨论薄壳类零件的超塑成形。1984年Argysis等使用 刚塑性有限元分析钛合金在925℃下超塑成形压成锥状中空零件的过程，以后使用粘性流 动方程或超塑力学的本构关系结合刚一粘塑性有限元分析研究了各种成形过程5.”。有限 元分析可以了解金属的超塑流动，预测变形零件的形状，因而是超塑成形力学研究的有力 工具，但是有限元分析需要大量的机时。 针对有限元分析要求很强的计算能力这一问题，为改善这种情况，曾提出了薄膜单元 法。这种方法的主要思想是在空间上使用有限元的概念将薄板分成一定单元块，在加载时 间上采用有限差分的办法。这种一维或二维的平面应力单元称为薄膜单元(ME)。对某 一给定时刻的变形是由上.一时间的动力学量的近似值所决定的，在每一块单元上构成力学 平衡所产生的力学量义将用来计算新的近似力学量。这种数学迭代计算直到在胀形的两极 或边沿的已知边界条件令人满意为止。这种方法较有限元法节约计算时间，并认为这种方 法可以较经济地进行零件的初步设计，对复杂零件超塑成形可采用有限元法作为最终设 计。 薄壳类零件的超塑性成形其壁厚的均匀性的力学研究一直为人们所关注。近些年来国 外军J高技术领域常采用的反求设计法被引人金属塑性加工领域。文献[8提出了一种用 有限元倒退反算来进行中间毛坯设计，并求出了使炮弹缩口时得到等壁厚的毛坯形状。在 超塑成形力学中亦已开始用这种思想解决等壁厚问题。这种方法需心知成品轮廓形状x。, 倒退一个时间增量△1，即在t=【。-,时上件轮廓形状为x。-1,在△1中工件表面诸点产生位 移U。-1如求出U。-,的大小就能确定1=1。-，时工件形状。以此类推可求得1=0时的中 间毛坯形状。文献[12]采用将球面分成若士块，以类似思想反求得到：用LF6的铝材，为 获1mm厚、半径50mm半球体，可采用中心厚3.262mm、边缘厚为2.772mm的坯料，在 490℃、0.45MPa气压下超塑胀形。这种算法具有独特优点，避免了原先为控制壁厚在力 学模型的基础上.采用复杂控制设备的工艺，大大地降低成本投资。反求设计法在超塑成形 力学中将会有很大发展。 相变超塑性近年来已有了更深人的研究，它的研究成果亦已开始向应用型转化。口 本、前苏联学者较多地研究相变超塑力学，国内几乎未见有这方面的研究报告。目前相变 超塑力学主要采用连续介质力学结合热力学理论来研究。其中唯象学的相变超塑性理 论以热力学的观点提出。它假定超塑性变形中应力张量和熵密度能分解成弹性和超塑性2 部份。而超塑性本构方程能通过能量耗散而导出，同时按常规方法通过自由能来表示其弹 性分量。这个理论用来讨论了在一个恒定剪应力和一定温度循环的纯铁薄壁管的相变超塑 过程。 2体积成形类零件超塑成形力学的进展
9 9 N 北 京 科 技 大 学 学 报 年 7 1 3 6 3 o 4 获得 。 的 * 条 件 即 。 如在 气胀 成 形时 是寻 找 最佳压 力 与时 间曲线 , 这是 这类优化 的力学 和 控制 理论的基础 。 为 了计算这 类理 论曲线 , 必须 得到零 件及 模 具 的几何 参数 , 同时还须 得 到所 用 材 料在 变形 温 度下 的 s 曲线 及其对应 的材 料常数 K 、 m 值 , 所 以 有关超 塑力学 的参 数和 曲 线 的测 定 与积 累是十分 重要 的 。 另 外 , 利 用改 进 了的超 塑 力学本 构关 系控 制一 定应 变速 率实现 薄壳类零 件成形也 是 近来发 展 的一 个特点 〔 4〕 。 8 0 年代后 对 薄壳零件的超 塑 成 形应 用 有 限元分析的 方法 越 来 越 多 , 目前超 塑成 形 力 学 中所应 用的 有限 元分 析绝 人部 分 是讨论薄壳 类零件的超塑 成形 。 19 84 年 A gr ys is 等使用 刚 塑性 有 限元 分析钦合金 在 9 25 ℃ 下 超 塑 成形 压 成锥 状 中空零 件 的过 程 , 以 后 使用粘 性 流 动 方程 或 超塑 力学 的本 构关系 结 合刚 一粘 塑性 有 限元 分析研 究 了各种成形过 程 15,7 ) 。 有 限 元分析 可以 了解 金 属的超 塑流 动 , 预测 变 形零件的形状 , 因而 是超塑成 形力 学研 究的有 力 工具 , 但是 有 限元 分析需 要大 量 的机 时 。 针 对有 限元 分 析要求很强 的 计算能 力 这一 问题 , 为改 善这 种情况 , 曾提 出了薄膜单 元 法 。 这 种方 法 的主 要思想 是在 空 间上使用 有限元的概 念将薄板 分成一定单元块 , 在加载 时 间 上采 用 有限 差 分的办 法 。 这 种一 维或 二维 的平 面应力 单元 称 为薄 膜 单 元 ( M )E 。 对 某 一给 定 时刻 的 变形是 由上 一时 间 的动 力学 量的近 似值所 决 定 的 , 在 每一块单 元上 构成 力学 平衡所 产 生的力 学量 义将 用来 计算新 的近 似力学 量 。 这 种 数学 迭代计算直到 在胀 形的两极 或边沿 的 已 知边 界 条件令人满 意 为止 。 这 种方法 较有 限元法节 约计算时间 , 并认 为这种 方 法 可 以 较 经 济地 进 行零件的 初 步设 计 , 对 复 杂零 件超 塑成 形 可 采 用有 限 元 法 作为 最终设 计 。 薄 壳类零 件的超 塑性成形 其壁厚 的均 匀性 的力学 研究 一直为 人们 所关 注 。 近些年来 国 外 军 工 高技 术领 域常采 用的 反 求设计法 被 引 人金 属 塑性加 工 领 域 。 文献【81 提 出了一种 用 有 限元 倒退反算来 进 行 中间 毛坯设计 , 并求 出了使炮弹缩 口 时 得 到等壁厚 的毛 坯形状 。 在 超塑成 形 力 学 中亦 已 开 始 用这 种 思想 解 决等壁厚问 题 。 这种 方 法 需 已 知 成品 轮廓形状牙。 , 倒退 一 个 时间增 量△ t, 即 在 t 一 t。 一 , 时 一 〔 件轮廓形 状 为万。 一 , , 在△ t 中 工件表 面诸点 产生位 移 U 。 一 1 ,如 求出 U 。 一 , 的 大 小 就 能 确定 l 二 t 。 一 l 时 工件形 状 。 以 此类推 可求 得 t 一 0 时 的中 间毛坯 形 状 。 文献 【12] 采用将 球面分 成 若 士块 , 以 类似思 想反求 得到 : 用 L F 6 的铝材 , 为 获 l m m 厚 、 半 径 50 m m 半球 体 , 可采 用 中心厚 3 . 2 62 m m 、 边 缘 厚为 2 . 7 72 m m 的坯 料 , 在 49 0 ℃ 、 .0 45 M aP 气压 下超 塑胀 形 。 这 种 算法 具有 独 特优 点 , 避 免了 原先 为控制壁厚在力 学 模型的 基础 上采 用复 杂控制设 备 的 工 艺 , 大大地 降低 成本投 资 。 反 求设计法 在超 塑成形 力学中将会有很 大 发展 。 相 变超 塑性 近 年来 已 有 了更 深 人 的研究 , 它 的 研究成 果 亦 已 开 始 向应 用 型转 化 。 I 一 l 本 、 前 苏联 学者较多地 研究 相变 超塑力学 , 国 内几乎 未见有 这 方面 的研 究报告 。 目前相变 超 塑力 学 主 要 采用 连 续 介质 力学 结 合热力 学 理论 来 研究 l ’ ” l 。 其 中 唯 象学的相 变超塑 性理 论 以 热 力学 的观 点提 出 。 它 假定超 塑性 变 形 中应 力张量 和嫡密度 能分 解 成弹 性和超塑性 2 部份 。 而超 塑性本 构方 程能 通过 能量耗 散而 导 出 , 同时 按 常规 方法通 过 自由能来 表示其弹 性分量 。 这 个理论 用来讨论 了在 一 个恒定 剪 应力和 一定 温度 循环 的纯铁 薄壁管 的相 变超塑 过程 。 2 体积成形 类零 件超塑成形 力学 的进展
Vol.15 No.4 胡士廉：金属超塑成形力学的研究现状 ·377· 80年代前，人们对体积成形类零件的超塑成形力学的研究主要集中在比较简单的典 型变形情况。主要有用近似解析法讨论了挤压、圆盘坯料的敏粗，研究成果很少，之 后，越来越多地应用在金属超塑性状态下成形，如通常在铸造状态下使用的一些强度极高 的镍合金也可用高精度的超塑锻压，因而工程计算法分析超塑变形力的大小，具有实用意 义。这种工程计算法是利用塑性加工理论中的切块法，将所研究的对象在一定的假定条件 下得到简化，结合三维超塑力学方程和力学平衡条件，得到各变量间的近似解析关系。由 于它包括了材料参数、模具几何参数、工件的几何尺寸、摩擦条件、成形设备的成形速度 等参数，因而具有直观和计算简单，现场实用性强的特点。笔者从1988年以来对两平面 间超塑性锻压圆柱形坯料、矩形截面条料的计算作了实验研究，同时推得了倾斜面模具间 超塑性锻压圆柱形坯料、矩形条料，超塑正挤压的变形力计算公式，对上述算法都进行了 实验验证。有关结果将陆续发表。 富田佳宏提出刚塑性有限元摄动法，并研究了超塑材料无摩擦管的拉拔和无芯拉拔、 平面应变的挤压及具有初始不均匀厚度板的拉深问题， 为了解决有限元法所需计算能力强的问题，又提出了轴对称挤压过程的流函数法。该 法采用有限元的思想将挤压区离散，用流变函数来描述每一单元体内金属的流变情况。文 献[12]是用这一方法解决轴对称超塑性挤压凹模设计的一个例子。 80年代中后期刚一粘塑性有限元分析的迅速发展为研究超塑成形力学提供了1种重 要的工具。其主要思想是以三维超塑性力学方程为本构关系，结合刚粘塑性材料的应变能 密度函数及其泛函的表达式，可得到采用Lagrange乘子法的刚粘塑性有限元分析表达 式。文献[13]中研究了超塑性开式冲孔的刚粘塑性有限元模拟的例子。 另外，上限元技术(UBET)也用于超塑成形力学1。其主要思想是根据上限法原理 虚拟功率等于速度连续区消耗的功率、速度间断面上剪切消耗功率、变形体和工具间摩擦 消耗的功率及边界面上表面力消耗的功率之和，再结合三维超塑力学的本构关系，得到一 个新的虚拟外功率的表达式，然后把变形 外功率最小。根据这时的单元边界速 度条件确定某瞬时的单元运动许可速度场，从而求得该时刻的变形，再将不同变形体的变 形用图表示即可得到宏观变形规律。它与有限元法比大大节省机时，解决大变形的复杂问 题。 3说明与展望 (1)对薄壁类零件超塑成形，近似解析法可得出各有关参数的解析式，有利于直观 分析，但在较严格的条件假定下，求解困难。为解决提高变形速率及控制均匀壁厚这一关 键问题，提出了应变速率优化和本构关系的方法。这种办法由于本构关系较以前复杂，因 而计算相对复杂。另外，工艺控制过程复杂而且要求较高。反求设计法所进行的倒退计算 获得中间毛还形状的方法，是获得均匀壁厚的新方法，它可以大大简化工艺控制过程，因 而是一种具有实用意义的很有前途的方法
V 0 1 . 1 5 N 0 . 4 胡士廉 : 金属超塑成形力学的研究现状 · 3 7 7 · 80 年 代前 , 人们对体积成形类 零件的 超 塑成 形 力学 的研究主要 集 中在 比较简单 的典 型变形 情况 。 主要有 用 近似解析法讨论 了挤 压 、 圆 盘坯料 的墩粗l` ] , 研 究 成果很少 。 之 后 , 越来越多 地应 用在金属 超塑性状 态下 成形 , 如 通 常在铸 造状 态下 使用 的一 些强度 极高 的镍合金也可 用高精度的超塑锻压 , 因而 工程计算法分析超塑 变形力 的大小 , 具有 实用意 义 。 这 种工程计算法是利用 塑性加工 理论 中的切块法 , 将所 研究 的对象在一 定 的假定条 件 下 得到 简 化 , 结合三维超塑 力学方程 和力 学平 衡条件 , 得到 各变 量间 的近似 解 析关系 。 由 于它包括了材料参数 、 模具几何参数 、 工 件的几何尺 寸 、 摩擦条件 、 成形设备的成 形速 度 等参数 , 因而具有直 观和计算 简 单 , 现场 实 用性 强 的特点 。 笔 者从 19 8 8 年 以 来 对两平面 间超塑性锻压 圆柱形坯 料 、 矩形截面 条料 的计算作了 实验研究 , 同时推 得 了倾斜 面模具间 超塑性 锻压 圆 柱形坯料 、 矩形条料 , 超塑 正挤 压的 变形 力计算公 式 , 对 上述算法都进行了 实验验证 。 有关结果 将陆续发表 。 富 田 佳宏 提 出 刚塑 性有限 元摄 动 法 , 并研究 了超 塑 材料 无 摩擦管 的拉 拔和无 芯 拉拔 、 平面应 变 的挤 压及具有初 始不均 匀厚 度板 的拉深 问题!“ l 。 为 了解 决有限 元法 所需计算 能力 强的 间题 , 又提 出 了轴对称挤压过 程 的流 函数法 。 该 法采 用有 限元的思 想将挤 压区 离 散 , 用流 变函数 来描述 每一单元体 内金 属 的流 变情况 。 文 献f 1 2] 是用这一方 法解决轴对称超 塑性挤压凹 模设计的 一个 例子 。 80 年 代中后 期刚一粘 塑性 有限元分析 的迅 速 发 展为 研 究 超塑 成形 力 学 提供 了 1 种 重 要 的工 具 。 其 主要思 想是 以三 维 超塑性力 学 方程 为本 构关系 , 结 合刚粘塑 性 材料 的 应变 能 密 度 函数 及 其泛 函 的表 达 式 , 可得 到采 用 L ag ar n ge 乘 子法 的 刚 粘 塑性 有 限元分 析表 达 式 。 文 献【1 31中研究 了 超塑性开式 冲孔的 刚粘塑性有限元模拟 的例子 。 另 外 , 上 限元技术 ( u B E )T 也用于超塑 成形力学 l , 4 1 。 其主要 思想是根 据上 限法 原理 虚 拟功 率等于 速度连 续区 消耗的功 率 、 速 度间断面 上 剪切 消耗功率 、 变形体和工具 间摩擦 消耗的 功率及边 界面 上表面力 消耗 的功率之和 , 再结 合三 维超塑 力学 的本构 关系 , 得 到一 个新的 虚拟外 功率的 表达式 , 然后把变形 外功 率最小 。 根据这时 的单元边 界 速 度条件确定某瞬 时 的单元运动许可 速度场 , 从而求得该时 刻 的变 形 , 再将不 同变 形体的 变 形 用图 表示 即可 得到宏 观 变形 规律 。 它与 有 限元法 比 大大节 省机时 , 解决大变形 的复 杂 问 题 。 3 说明与展 望 ( l) 对 薄壁 类零件超塑 成形 , 近似解析法 可得 出各有 关参数的解 析式 , 有 利 于直观 分析 , 但在较严格 的条件假定下 , 求解困 难 。 为解决提 高变 形速 率及控 制均 匀 壁 厚这一 关 键问题 , 提 出 了应变速 率优化和本构 关系 的方法 。 这种 办法 由于 本构关系较 以前复 杂 , 因 而计算相对 复 杂 。 另外 , 工艺控 制过程复杂而且 要求较高 。 反求 设计法所进行 的倒退计算 获得 中 间毛坯形状的方法 , 是获得均匀壁厚的新 方法 , 它可 以 大 大简 化工艺控制 过程 , 因 而 是 一种具有 实用 意义 的很有前途的 方法
·378· 北京料技人学学报 1993年No.4 (2)付体积成形类令件的超塑成形中，采用的近似解析法。叮得各参量间的近似 解析表达式.有利于直观分析，计算简便，故有现场实用意义。笔者用近似解析法对各基 本变形形式的研究认为、各种成形零件都有可能分解成圆柱、矩形、倾斜面等形状、若适 当考虑边界连接条件及研究等效变形使用条件等向题、可能对-些更麦杂的零件估算出近 似变形小的大小，但这种方法准于分析超塑变形中的金属流动规律、计算精度与假定条件 们关。 (3)刚粘塑性有限元法在超塑成形力学中的应用为我提供了强有力的数作分析亡 具。通过有限元法以预测金属的流动及上件轮哪形状，从而找到规作性的东西，内所在 理论和实用上都有重要意义。但用有限元法处理人变形问题尚有~些问题待解决。为减少 计？#，可采用薄膜单元法，上限元技术等方法、这在一定程度上与有限元法有互补性， 听以成得到重视和发港。 (4)超塑性州变力学应引起重视。成川合金热力学与连续介质力学的方法研究相变 超性将会给超塑性力学以新的内涵、国内前还未见到这方面的研究报道。 (5)超塑性成形力学成注意采相和研究新的本构关系、并借鉴塑性加分析中的成 验、结合超判变形的特点来研究问题，同时对各种超塑成形分析方示的组合予以特别 地重视、如反求设计与有限元法组合、上限法与滑移线场理论的组合等等。 参考文献 I Tang S.Mechanics of Superplasticity New York Robert Krieger Publishing Compang.1979 2张德来超塑性力学.北京：航空业出：版社，1990 3林兆米.金属超驷性成形原理及应用.北京：航空，业出版社199097 4 Song Yuquan .Material Science and Engineering.1987.86:179 5 Argyris J H.Doltsinis J S.Comput Meths Appl Eng.1984.16:83 6 Park J J.Oh S I,Altan T.J Eng Ind 1987.109 (4):347 7米凯峰，仲亻：等.全国第i超性学术讨论会，北京，1992.322 8 Oh S1.Rebelo N.et al.Trans ASME.J Eng for Ind.1979.101:36 9郭乃成、罗了建.曹雅辉等，全国第i插超塑性学术i讨论会.北京：1992292 10 Tanak:K.I wasaki R.Engineering Fracture Mechanics.1985.21(4):709 11富作宏.刚性上加1982、23(254)：259 12刘文，李运兴，任先.吉林「.业人学学报、1984.4：21 13 Zhang K.Wang Z.Kang K.C'hin J Met Sci Technol.1991.7(2):97 14陈晓拂。上仲1、郭燬俭等.全国第1i插超塑性学术讨论会北京：1992.316
北 { 丁、 干 了今 于芝 人 19 9 3 } }汽N 0 4 (2) 刊 一 t 几 体 积 成形 类零 件的 超 塑成 形 中 , 采 用 的近 似 解 析法 . ,叮得 各参 箭问 的 近 似 解 析 表达式 , 有 利 J 几直 观分 析 , 计势 . 简便 , 故 有现场实 用 愈义 笔者 用近 似解 析法 对 各基 咋 、 变形 形 式 的 研究 认 为 , 各 种成 形零 件都 有 {叮能分 解成 圆 材 : 、 距形 、 倾斜 而等 形状 , 若适 当 号虑边 界连 接 条件 发 研究 等效 变形 使用 条件等 问 题 , , J丁能 `一些 吏复杂 的零 件估 算 出近 似 变形 力的 人小 , 但这 种 方法 难 J ; 分析超 塑变 形中 的 金属流 动 规{卜 计算 精度 与假定 条 件 钧 关 〔 ( 3) 刚 粘 塑性 有限 J 匕法 在超烟 成 形 力 ` 、 扣 扣的 应用 为 我 们提 供 了 强有 力的 数仇 分 析 ! - 具 、 通 过 有限 元法 可 以 预测 金 属的流 动 及 I 一 件轮 廓 形 状 , 从而找 到 规律性 的东 西 , 因 而 在 川!论 和实 用 卜都 有 币要 念义 。 但 川 有限兀 法处理 人 变形 问题 尚 有 沙仁!,nJ题 待解决 。 为减 少 计 劝 份 , ,汀采 用薄 膜 单 兀 法 、 卜限 J。 技 术等 为 一 法 , 这 在 一 定 程度 h 与有 限 元 法 有互 补性 , 听 以 应 得到 谊视 和发展 。 (4) 超塑 性 相 变力学 应引 起 币视 应 川 含彼热 力学 与连 续 介质 力 , 学的方 法研 究 相 变 超 恻性将 全给 超 塑性 力学 以 新的 内涵 , 国 内 卜! 前 还 未 见 到这 方而的研 究报 适 。 ( 5) 超塑性 成形 力学 ) 、认注 念采 川和研究 新 的 本构 关 系 , 并 借鉴塑性 加 1 一 分 析 中的 成 功经验 , 结 合超 塑变形 的特 点 来研究 问 题 同 时 对 各种 超 塑成 形 分析方 示的组 合 卜以 特 别 地 币视 如 反 求 没讨 一 与有限 兀 法组 合 、 卜限法 与滑 移线 场理 沦的组 合等等 。 参 考 文 献 1 T a n g S 、 M e e l i a n i e s o f S u P e r P l a s t i e it y N e w Y o r k : R o b e r t K r i e g e r P u b li s h i n g C o m p a n g · 19 79 2 张德 荣 超 塑性 力学 . 北 京 : 航 空 1 . 业出版 社 , 19 9 0 3 林兆 荣 . 金 属超 州性 成形 原理 及应 用 . 北 京: 航空 价!附 e 版 社 , 19 90 . 97 4 S o n g Y u q u a n . M a t e r l a l S e l e n e e a n d E n g i n e e r i n g , 19 8 7 . 86 : 17 9 5 A r g y r i s J H D o l t 、 i n i 5 J S , C o m P u t M e t h s A P P I E n g 、 19 8 4 , 16 : 8 3 6 P : , r k J J · O h 5 1 、 A l t往 n T J 〔 n g I n d 19 8 7 , 10 9 ( 4 ) : 3 4 7 7 张凯 峰 , 工介! , 爪 一 等 . 全「司第 , : 届 超塑性 学 术 i寸论 会 , 北 京 , 19 9 2 . 3 2 8 O h S I 、 R e b e l o N , e t : : l . T I ` : I n : 、 A S M 〔 , J L n g tb r l n d , 19 7 9 , 10 1 : 3 6 9 郭 /分力丈 , 罗 r 建 , 西雅辉 等 . 全国 第 I , _ 川 超 烟性 货术 讨论 会 , 一化京 : 19 2 29 2 IO T : , n : I k : 1 K . 1 、 、 「 : , s : I k i R . E n g i n e c r i n g F r: l e t u r e M c e h : z n i c s , 19 8 5 . 2 1(4 ) : 7 0 9 ] 1 2;f 川 {卜宏 . 塑卜l 己 力!1 1 一 ] 9 8 2 , 2 3 (2 54 ) : 2 5 9 ! 2 刘 卜 走 , 李i红 兴 , f 卜光 卜 吉 林 l _ 业 大 , 分学报 , 19 84 4 : 21 13 2 1 飞之一n g K · W 是、 n g Z , K 之t r lg K . 〔 ` h i n J M e t S e i T e e h n o l , 19 9 1 , 7 ( 2 ) : 9 7 14 陈晓 拂 , 工 仲 f 几 , 郊 殿 f众等 . 个国第 I , _ 届 超 塑性 学 术 i寸沦 会 , 一 化京 : 19 92 , 3 16