【作 者】向毅斌;吳詩惇

　　【引 言】

　　超塑性成形是利用材料在超塑性狀態(tài)下表現(xiàn)出來優(yōu)異的變形性能而發(fā)展起來的一種先進的材料加工工藝。超塑性材料在特定的溫度和應變速率范圍內可以呈現(xiàn)出相當高的延伸率，往往達到500% 甚至更高[1]。但這種超塑性一般只在很小的一個狹窄應變速率范圍之內出現(xiàn)，因此有必要確定壓力載荷曲線以使應變速率在整個成形過程中都維持在特定范圍之內。 成形零件的壁厚不均是目前超塑性成形中最突出的問題 ，研究零件的壁厚分布對于工藝規(guī)范設計和優(yōu)化相當重要此外 ，超塑性材料一般都是空洞敏感材料，成形過程中空洞的演變會大大降低成形材料的成形性能及成形后零件的使用性能 ，因此認識超塑性成形過程中空洞損傷演變的規(guī)律極具理論價值和實際意義 。但對于超塑性成形這類高溫、模腔封閉、變形機制復雜的金屬成形問題，常規(guī)方法測試分析困難 ，成本高 ，準確性差，效果難如人意。而基于現(xiàn)代有限元方法的數(shù)值模擬技術則為此類問題 的解決提供了有 效手段 ，成為材料加工領域最具發(fā)展前景的前沿方向之一 。超塑性脹形是一種最為普遍的超塑性典型成形工藝，在脹形過程中一般先將金屬板料夾緊于模具上，然后在板料的一面施加氣壓，使板料未夾住部分變形。針對超塑性脹形過程，國內外學者在理論和數(shù)值分析方面已經(jīng)做了大量的工作[2-5]。本文以剛粘塑性有限元理論為基礎，采用最大應變速率恒定的壓力控制策略和適用于超塑性材料的空洞損傷演變模型，對超塑性脹形過程進行了數(shù)值模擬，給出了特定最佳應變速率值下的壓力時間曲線，計算了成形零件的壁厚分布，并分析了成形零件內空洞損傷演變情況。本文分析結果對指導超塑性脹形實際工藝設計具有重要意義。