向应力数值的大小。须要指出的是,σθ与σz的比值还与变形区的相对长度有关。在成形阶段还有一种特殊情况,管材只受内压作用而没有轴向补料,即自由胀形。在自由胀形的初期管材保持直管状态时,管材只受内压作用引起的环向应力,轴向应力σz=0,处于屈服轨迹曲线上的点B,随着内压的增加,变形区管材将发生向外凸起的变形,这时的应力状态处于屈服轨迹上的点C附近。处在这种双向拉伸的应力状态,管材容易发生开裂,这也是自由胀形的极限膨胀率低于内高压成形的主要原因。2.2.3整形阶段通过增加液体压力使过渡圆角贴靠模具,达到所要求的几何形状和尺寸。在整形阶段,成形区管材绝大部分已与模具接触,只有送料区与成形区的过渡圆角区域尚未完全与模具贴合。此时过渡区圆角受力相当于内压作用下的圆环壳,在环向和切向都发生拉伸变形,壁厚减薄,相当于在屈服轨迹曲线上位于点B和点C之间。2.3成形区间及加载路线成形区间是指管材既不起皱又不破裂的轴向应力和内压之间匹配的区间(见图2.3),通过图可以确定起皱临界轴向压力和开裂压力。图2.3轴向应力和内压之间关系示意图图2.3中,La表示保持管材进入屈服开始塑性变形时轴向应力和内压之间的关系,点a1代表初始屈服压力,Lb表示开裂压力,点b1表示无轴向应力时的开裂压力;Lc代表产生皱纹的轴向应力,c1为无内压时的起皱轴向应力,而在内压作用下的起皱临界应力。La、Lb和Lc等3条线划分出A、B、C和D等4个区间,其中区间A为弹性区,在该区间内管材还处于弹性状态;区间B为开裂区,当内压在该区间时管材将发生开裂;区间C为起皱区,当轴向应力在该区间时将发生起皱;区间D为成形区,只有当内压和轴向应力的匹配关系在该范围内时,才能确保管材发生塑性变形时既不起皱又不破裂。引入一个加载比例因子参数λ=σz/σθ,η:缺陷因子;Fcr:临界屈曲轴向压应力。图2.4加载比例参数λ和缺陷因子η与临界轴向压
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