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申请/专利权人：中国人民解放军陆军工程大学

摘要：本发明公开了一种纤维金属超混杂圆管强力旋压工艺参数优化方法，包括：建立21结构超混杂圆管强力旋压成形的有限元模型，进行不同成形参数条件下的计算分析，得到若干组旋压工艺参数，并基于参数对圆管进行强力旋压成形，得到若干组成形的21结构超混杂圆管；对成形的21结构超混杂圆管，进行剪切强度测试和成形质量检测，确定旋压工艺参数与剪切强度之间的关系方程以及变量边界条件；获取待优化旋压工艺参数的圆管，并开展实际服役状态下的超混杂圆管构件力学性能数值仿真分析，确定最佳力学性能状态时的圆管各界面层间剪切强度大小，并结合关系方程及变量边界条件，确定最优旋压成形工艺参数；本发明能够实现最佳的纤维金属超混杂圆管界面层间性能配置。

主权项：1.一种纤维金属超混杂圆管强力旋压工艺参数优化方法，其特征在于，包括：根据超混杂圆管中金属材料和复合材料预浸料的力学性能参数，所述力学性能参数包括密度、弹性模量、泊松比，以及金属材料与复合材料预浸料之间的摩擦系数，建立21结构超混杂圆管强力旋压成形的有限元模型，并根据所述模型进行不同成形参数条件下的计算分析，得到数值模拟结果；所述成形参数包括减薄率、旋轮轴向进给速度、旋轮转速、旋压道次和道次减薄率；基于所述数值模拟结果，获取若干组旋压工艺参数，并根据所述若干组旋压工艺参数分别对21结构超混杂圆管进行强力旋压成形，得到若干组成形的21结构超混杂圆管；对所述若干组成形的21结构超混杂圆管，分别进行界面层间剪切强度测试和成形质量检测，确定旋压工艺参数与界面层间剪切强度之间的关系方程以及所述关系方程的变量边界条件；获取待优化旋压工艺参数的圆管，并对所述待优化旋压工艺参数的圆管开展实际服役状态下的超混杂圆管构件力学性能数值仿真分析，确定当优化旋压工艺参数的圆管达到最佳力学性能状态时的圆管各界面层间剪切强度大小；基于所述各界面层间剪切强度大小并结合所述关系方程及变量边界条件，确定最优旋压成形工艺参数；所述成形的21结构超混杂圆管结构包括：顺次堆叠的外金属层，复合材料层和内金属层；所述进行界面层间剪切强度测试，包括：将若干组成形的21结构超混杂圆管中的两组，分别作为第一圆管试样和第二圆管试样；利用高精度铣床沿环向铣去所述第一圆管试样的外金属层，保留第一圆管试样内部的复合材料层与内金属层，得到第一圆管剪切试样；利用高精度铣床沿环向铣去所述第二圆管试样的外金属层和复合材料层，保留第一圆管试样内部的内金属层，得到第二圆管剪切试样；对所述第一圆管剪切试样和第二圆管剪切试样分别进行准静态压缩试验，得到第一界面层间剪切强度和第二界面层间剪切强度；所述确定旋压工艺参数与界面层间剪切强度之间的关系方程，包括：将所述第一界面层间剪切强度和第二界面层间剪切强度平均后，得到平均界面层间剪切强度；将若干组旋压工艺参数与平均界面层间剪切强度进行正交分析，得到旋压工艺参数对圆管层间剪切强度影响的主次顺序；基于所述主次顺序进行回归分析，得到旋压工艺参数与界面层间剪切强度之间的关系方程；所述成形质量检测，包括：将若干组成形的21结构超混杂圆管中的一组，作为质量圆管试样；对所述质量圆管试样进行显微结构考察及尺寸精度测量，获取成形质量考察结果；所述成形质量考察结果包括：质量圆管试样不同部位的界面结合效果、复合材料层内基体与纤维的缺陷、复合材料层内纤维在轴向与环向分布的连续性与均匀性、质量圆管试样构件厚度沿轴向分布状况以及成形精度。

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