不同圆角过渡的3A21铝合金矩形管弯曲壁厚变化与损伤研究

周书辉， 刘郁丽， 沈化文， 杨 合

(西北工业大学凝固技术国家重点实验室，西安710072)

在矩形管弯曲过程中，中性层外侧由于受到切向拉应力作用而产生拉伸应变，使管材外侧壁厚减薄。矩形管壁厚的减薄与材料内部组织劣化产生的损伤有关，当损伤值累积到一定程度时，壁厚减薄严重最终产生断裂。壁厚变化与损伤不仅与矩形管弯曲成形过程的工艺条件有关，而且与管材的截面形状有关。矩形管由于棱边的存在，使得靠近棱边处的材料流动受到约束，其材料流动并不均匀。而当矩形管的棱边采用不同的圆弧过渡时，截面形状发生变化，使其在弯曲过程中金属流动情况发生变化，导致壁厚减薄以及损伤的分布也在发生变化。因此有必要从改善材料流动性入手，研究棱边处采用不同圆弧过渡时矩形管的壁厚变化和损伤情况，为管材弯曲件不同截面形状的选择提供参考。

近年来，很多学者对管材弯曲过程中的壁厚变化和损伤破裂做了大量研究，其中对于壁厚变化的研究，大多数是研究不同成形参数对壁厚分布的影响。张津等［1］分析了矩形弯管件的壁厚分布规律，矩形管绕弯几何、材料参数对壁厚变化的影响。鄂大辛等［2，3］通过有限元模拟，研究了圆管弯曲过程中壁厚变化规律以及壁厚变化对最小相对弯曲半径的影响。岳永保等［4］采用实验法，对小弯曲半径薄壁圆管弯曲过程中的壁厚减薄进行了研究，发现合理增加压块速率有利于控制壁厚减薄。……