近年来在工业主产和建筑结构上除广泛应用了球形容器和球形结构外，椭球形容器和椭球形金属结构 的应用也有所增加。而这些结构容器及壳体的成形一直是比较困难且很复杂的．一方面是要采用多 套模具和压力机，另一方面由于这些壳体的不可展性，使其精确下料无法进行，一般都懦要多次下料，多次切割．多次成形和校形，这必然会使构件制造成本提高．使制造周期延长。自１９８５年发明整体无模胀球技术以来”．已先后研制成功了多种结构单层球形壳体和双层球形壳 体ｕ“‘、ｕＭ年还研制成功了扁球形壳体ｕ回，这证明近球形壳体也是可能用整体无摸胀形法成 形的．们球壳体的鳖体胀形与球形壳体和扁球彤壳体在许多方面有所不同，首先是几何形状井非中 心对称，壳体的变形难以定且计算；其次是壳体塑性变形的不同时世，由于壳体各处曲率半径相差甚大，各处进入塑性变形的时间相差很大；三是Ｈ料硬化效应起更重要的作用。ｌ实验 所谓椭球，是指一纵轴为对林轴旋转而成的旋转亮体，其纵轴长皮与横轴长度相比大于二时的情况（ 见＿＿＿＿＿。、＿，纵轴长田图１）．值定轴比０为：Ａ一罡苦亡呈。ｌ，ｌ。＿－Ｎ’、。。””一槽轴长度根显然．对于构球总有Ａ＞１．当Ａｗｔｌ时，壳体一为扁球；当Ａ一１时，壳体刚为球体． 本文研究单曲享桔瓣式壳休的成形．即壳体由两极平面囫板和若于们面孤形板料用成。 实验材料为不锈钥薄板ＩＣｒ１８ＮｉｌｉＴｉ．ｔｅ比为Ａ一３５０／２５０—１．４．采用葫孤焊工艺进行壳体焊接。 与球形壳体和扁球形壳体整体胀形一样’，壳林内首先充满液体介质，井通过管路与压力泵相连接． 根据一定加轻曲纷充液加压，亮体内压达到７．ＳＭＰａ。此时壳体已基本完成了塑性变形．实验时词试了液体内压力．用翘声测厚仪恻量了坯料变形前后的壁厚．阐静态应变仪词量了应变分布。２结早与讨论 根据文酞［ｓｊ的分析．壳体的任意部位如果曲卒半径相对大一些，则广皿在胀形时耽先变形，曲卓 半径也相应地变小，最后备处曲享半径趋于相竿．与启球壳体下同的是，懦球壳林轴比大于１．不 会使壳体在内压作用下产生同向压应力．壳体因而不会产生起皱或焊缝“起梭“现乃．但浦珠亮体 在内压作用下也会产生不均匀应力．使得不同袂垃进人臼世变形产生不同步现象．其趋球机理也可 以用壳体胀形的自动调节原理来说四．而旦壳体轴比越拷近１．即壳体赵接近于球体．则其应力状态苞有益于眈形．在同一壳体不同邵位．曲率半径大的罚位先屈眼．对单曲卓壳体来说，由于Ｖ贝十刃。／Ｐ，一＊人 ，且什一一，所以…一＊卜八．对于椭球来说，赤道部位ｐｏ最大，而两馒板及其田近ｈｉ小（俱 设该处已为椭球团），因此柯暮成形时赤过附近先屈蹑，两极最后屈服．即赤滇先发生趋珐变形． 商极闭垃则最后完成趋球变形。前面所述壳体屈凤规律也可简述为：匝壳体中心越近则笆客易屈风．２·巨亮体外平尺寸宣化 田２为朕形后的实骆壳体．可以看到，除两极部位外．赤道部位和用带大部分已成形为平滑的椭球曲面．水干面平均直径增长了８ｍｒｎ．已达到２５Ｑ ｍｍ．赤迫部位已经变形为完全于滑的椭球面形状．达到设计要求．而两伍回板还没有枯分变扭．远未达到设计要求．纵向轴长增加了１０ ｍｍ．为３３２ ｒｕｍ．比设计尺寸３５０ ｍｍ还ｇｉｓ ｍｍ， 两极板的变形是满足趋球原理的。两极板原为平板，变彤初始其曲牢半径为无穷大，因而两极板与赤 道袱同时最先进入塑性变形状态，姓而极板发生一定变形后其曲罗半径很快接近赤过部位的曲宰半 径；若想使其继续变形，进一步减小曲章半径达到椭球丙极曲享丰径的巴求懦要狠大的内压力，这在均匀奎厚的憎况下【难实现，除非使远寓赤道都位的伺丢和两极达赢减菏．成为弱区．２．２Ａｔ６＃ 实验中对板中部和近羹区外丧面及近羹区内素面的应变进行了测且．结果表羽．非近递区外表面均为 双向拉伸应变状态．例如田３申所示Ａ点应变的稠值．而近缝区外壳面变形初期表现有一定压络应 变，饲如图３中Ｂ点和Ｇ点的外表面应变橱值．面这些匝匣变匝莆变形达到一定程应后开始一为拉伸变形．这主要是用缝时近发生弯曲变形引起的．２．３ｔｊｆ＃ｇｉ 壳体账前平均厚度为１，５０ ｍｍ．账后平均厚度为１． ４８ ｍｍ、子均冶旬串为１３４队极板胶前平均厚度为１． ５２ｍｍ胀后于均厚度为Ｌ ５０ ｍｍ平均茵薄窜为Ｌ３２％．例瓣赤过部位戍商量大．最大达３ ４％撇板减簿量较小，近过区无明显减薄．实验测值如表３．３ 结论 门）椭球胀形从匣理上讲与启球胀形应力状态不同，没有周向厌应力状态．没有起纽但椭球匠形仍有 焊缝存在，仍有焊缝的穹曲及波浪形变形；因此在近二区外表面仍有压应力存在、这与其他卜球变形相似；（２）椭呀壳体胀彤时受到壳林变形自动橱节的作用，曲率辛径大的部位先变形．变形较大的部位发 生应变硬化而将变形转移到变形较小的部泣．在体各部位上生屈腥变形的步贝不同，椭球体变形总是由赤迫部＆开始，达渐向两极转苫；最后两极才完成趋球变形．（３）实砚们球的鳖体无枢田形．必须造闭两极闭位为相对田区，沤刃赤谩带变形进行时两极板也迅 速发生回任变形．当赤近带完戍趋球变形时两极部泣也趋于完成羹性变形．例如可以采用减小厚皮 的方法，在臣赤道比较远的部位减小竺厚．两极部位最队椭球壳体无模液压成形实验探索@尚彦凌$中国科学院金属研究所!辽宁沈阳110015
@王仲仁$哈尔滨工业大学材料学院!黑龙江哈尔滨150001
@张士宏$中国科学院金属研究所!辽宁沈阳110015
@曾元松$北京航空工艺研究所!北京100024椭球;;
液压胀形;;
应变;;
无模成形;;轴 比对椭球壳体的整体无模胀形成形工艺进行了实验研究。实验壳体采用单曲率椭球内接多面壳体。 对实验壳体的尺寸变化、变形过程中的表面应变分布、变形前后的壁厚变化规律进行了测试分析． 探讨了壳体的趋球变形过程，壳体的长短轴变化趋势及塑性变形规律。实验证明，在封闭椭球壳体内塑性趋球规律仍然起作用，椭球无模液压整体成形工艺值得进一步探讨研究。<1>Wang Z R. Wang T. Kang D C .et al. The technology ofthe hydro-bulging of whole spherical vessels and ex-perimental analysis, Journal of Mechanical WorkingTechnology
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@王仲仁$哈尔滨工业大学材料学院!黑龙江哈尔滨150001
@张士宏$中国科学院金属研究所!辽宁沈阳110015
@曾元松$北京航空工艺研究所!北京100024椭球;;液压胀形;;应变;;无模成形;;轴 比对椭球壳体的整体无模胀形成形工艺进行了实验研究。实验壳体采用单曲率椭球内接多面壳体。 对实验壳体的尺寸变化、变形过程中的表面应变分布、变形前后的壁厚变化规律进行了测试分析． 探讨了壳体的趋球变形过程，壳体的长短轴变化趋势及塑性变形规律。实验证明，在封闭椭球壳体内塑性趋球规律仍然起作用，椭球无模液压整体成形工艺值得进一步探讨研究。<1>Wang Z R. Wang T. Kang D C .et al. The technology ofthe hydro-bulging of whole spherical vessels and ex-perimental analysis, Journal of Mechanical Wor
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