[發明專利]電磁成形工藝的電磁力分布測量方法及測量裝置

有效

• 申請號: 202011085267.7
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112387842B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 鮑剛;吳偉業;邱立
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: B21D26/14
• 分類號: B21D26/14;B21C51/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

1.電磁成形工藝的電磁力分布測量方法，其特征在于，對工件電磁成形工藝的電磁力分布進行測量、計算，所述電磁力分布測量方法包括以下步驟，

步驟1：根據工件形狀和工件成形工藝特點，將工件分割成多段；

步驟2：根據工藝要求，設置好電磁成形線圈，對電磁成形線圈通電，工件在電磁力的作用下變形，利用高速相機拍攝分段的工件每一段的成形過程；

步驟3：根據高速相機拍攝的工件每一段的成形過程，計算得到成形過程中工件每一段的速度、加速度；

步驟4：取分段的工件中的微元，根據其對應的段的加速度計算微元受到的合力；

步驟5：根據高速相機拍攝的分段的工件的脹形過程，計算得到工件的每一段的應變，結合工件材料的彈塑性曲線，計算得到微元所受到的鄰作用力；

步驟6：根據微元的電磁力、合力、鄰作用力的關系，計算得到微元所受到的電磁力，得到工件電磁成形的電磁力分布；

所述工件為管件，將管件沿軸向均勻分割成多個圓環，將分割成的圓環自上而下依次編號為1,2,3,…n，

步驟3中，所述計算得到成形過程中工件每一段的速度、加速度，成形初始t₀時刻，圓環i的位移為0，速度為0；成形t_j時刻，圓環i的位移為Si_j，速度為vi_j，加速度為ai_j；t_j+1時刻，圓環i的位移為Si_j+1，速度為vi_j+1；t_m時刻為管件電磁脹形結束時刻，即管件停止運動；

vi_j的計算公式為：

Si_j+1-Si_j＝(t_j+1-t_j)×(vi_j+vi_j+1)/2

其中j＝0,1,2,…m，i＝1,2,3,…n，vi₀＝0，Si₀＝0；

圓環i的加速度的計算公式：

ai_j+1＝(vi_j+1-v_ij)/(t_j+1-t_j)

式中j＝0,1,2,…n-1，i＝1,2,3,…n，ai₀＝0；

步驟4中，所述計算微元受到的合力，t_j時刻，圓環i的微元所受到的合力大小為

Fti_j＝ρ×V_w×ai_j

式中ρ為管件材料的密度，Vw為微元的體積；

步驟5中，所述計算得到工件每一段的應力，t_j時刻，圓環i的位移為Si_j，所有圓環的初始半徑為r，t_j時刻第i個圓環的應變為

εi_j＝ln(Si_j+r)-ln r

通過圓環材料的應力應變曲線σ＝f(ε)，得到t_j時刻圓環i的應力σi_j；

t_j時刻，圓環i的微元受到的鄰作用力為

Fni_j＝A×σi_j

式中A為圓環的橫截面積；

步驟6中，所述計算得到微元所受到的電磁力，微元的電磁力Fe、鄰作用力Fn與合力Ft的關系為

Ft＝Fe-Fn×θ

式中θ為微元與圓環的圓心所成的夾角；

t_j時刻，圓環i的微元所受到的電磁力為

Fei_j＝Fti_j+Fni_j×θ。

2.根據權利要求1所述的電磁成形工藝的電磁力分布測量方法，其特征在于，分割的圓環的軸向高度不大于1mm。

3.根據權利要求1所述的電磁成形工藝的電磁力分布測量方法，其特征在于，工件成形過程中，高速相機的拍攝速度不低于100張/毫秒。