复杂截面环件增量冷辗扩成形机理探索性研究

以内径异形环件所代表的复杂截面环件增量冷辗扩成形过程为主要研究对象，着力采用计算机数值模拟并与理论分析和试验研究相结合的研究方法，对该成形过程进行力学分析，并研究建立基于混合硬化法则的环件增量冷辗扩三维有限元模型和高效数值模拟方法；系统研究并揭示复杂截面环件增量冷辗扩成形过程中不均匀协调变形机理及精确成形规律；研究影响成形精度的主要因素及其影响规律；研究以提高成形精度为目标的多因素耦合作用下成形参数的确定与优化。建立符合实际的变形力学模型，使环件增量冷辗扩成形过程建立在对成形参数的定量描述和分析基础上，从而为增量冷辗扩成形工艺的制定提供理论依据和科学预见设计方法，并为相关复杂截面环件的精密、高效、优质和低成本增量冷辗扩成形的工程化应用提供技术储备和科学指导。该研究可丰富环件冷辗扩理论，在研究和发展机械、汽车、石油和航空航天等金属加工领域的环类零件精确制造方面具有重要科学意义和明确应用前景。

复杂截面无缝环件是广泛应用于航空、航天、汽车和轴承等工业领域中的关键基础构件，而增量冷辗扩是实现该类环件精确化、柔性化、高效率、短周期和环境友好型成形制造的关键技术。本项目以内径异形环件增量冷辗扩成形过程为主要研究对象，采用计算机数值模拟并与理论分析和试验研究相结合的研究方法，分析建立了符合实际的环件增量冷辗扩变形力学模型，构建了基于双导向辊自适应协同控制的环件增量冷辗扩成形全过程三维动态弹塑性有限元仿真模型和高效数值模拟方法，揭示了复杂截面环件增量冷辗扩成形过程中的不均匀变形机理及精确成形规律，探明了环坯尺寸、轧辊尺寸、轧辊速度和辗扩比等成形参数对该成形过程的影响机制，提出了面向可控成形精度的复杂截面环件增量冷辗扩成形参数优化设计方法（分别包括进给速度设计、毛坯尺寸设计和工艺参数优化），设计开发了一套复杂截面环件增量冷辗扩工艺管理软件系统。研究获得的复杂截面环件增量冷辗扩不均匀变形机理建立在对成形参数的定量描述和定性分析基础上，这对发展高性能轻量化构件精确塑性成形先进理论和技术具有重要的科学意义和应用价值。研究成果在本领域著名期刊IJAMT、IJMPT和MRI等发表（含录用）期刊论文7篇（其中SCI期刊5篇）并在国内国际会议上发表会议论文3篇；出版Elsevier特邀学术书章1章；获授权发明专利4项，软件著作权1项；荣获陕西省科学技术一等奖1项。