双脊波导管小半径绕弯不均匀变形机理与截面畸变控制

The cross-sectional distortion caused by unequal deformation of double ridged wave-guide tube （DRWG）in rotary draw benidng （RDB）greatly weakens the microwave transmission quality and efficiency. Upon bending with complex geometrical structure of DRWG tube and small bending radius (R), more complex deformation mechanism and cross-section distortion controlling have been the key basic problem for precision bending of DRWG tube. Combining numerical, experimental and theoretical methods, the 3D-FE models of highly multi-tool constrained RDB of DRWG tube with small R will be established and validated; the roles of geometry, processing and material parameters on unequal deformation of DRWG tube bending will be clarified; the complicated self-restraint unequal dformation rules and mechanisms of multiple walls of DRWG tube will be revealed; the relationship and mathematic models between unequal deformation and cross-section distortion will be proposed; the optimization design methods for controlling the unequal deformation and cross-section distortion of DRWG tube bending will be developed. The study has a great scientific significance and broad application value for beaking up precision bending technology of DRWG tube with small R, and realizing high quality and high efficiency transmission of microwave in radar, telemetry, telecontrol and telecommunication.

双脊波导管绕弯过程由不均匀变形引发的截面畸变严重地影响微波信号的传输质量和效率，管坯的复杂几何结构及小半径弯曲条件下，更为复杂的不均匀变形机理与截面畸变控制，已成为双脊波导管绕弯精确成形亟待解决的关键基础问题。采用数值、试验与理论分析相结合的方法，建立多模具强约束下双脊波导管小半径绕弯三维有限元仿真模型；揭示管坯各管壁材料复杂自约束下不均匀变形规律与机理；建立不均匀变形与截面畸变的关联关系与数学模型；揭示几何、工艺和材料参数对不均匀变形与截面畸变的影响规律与机制；发展双脊波导管小半径绕弯截面畸变的优化控制理论与方法。本研究对揭示双脊波导管小半径绕弯不均匀变形机理、建立截面畸变的优化控制理论与方法、突破双脊波导管小半径绕弯精确成形的关键技术、进而实现雷达、遥测、遥控和远距离通讯领域微波信号的高质量高效率传输等具有重要的科学意义和广阔的应用价值。

双脊矩形管绕弯过程由不均匀变形引发的截面畸变严重地影响微波信号的传输质量和效率，管坯的复杂几何结构及小半径弯曲条件下，更为复杂的不均匀变形机理与截面畸变控制，已成为双脊波导管绕弯精确成形亟待解决的关键基础问题。在该项目的资助下研究获得了H96黄铜双脊矩形管材料力学性能参数，并建立了其本构模型，基于ABAQUS/ Explicit平台，建立了无芯模、分别采用弹性PVC芯模、刚性芯模及脊槽填充材料的H96双脊矩形管E弯和H弯成形三维弹塑性有限元模型，采用试验方法对所建模型的可靠性进行了验证，实现了双脊矩形管E弯和H弯成形三维有限元数值模拟。.采用所建模型，研究获得了不同芯模作用下H96双脊波导管小半径E弯和H弯过程管坯应力应变分布规律和典型截面变形的分布规律。基于塑性变形理论和数值模拟相结合的方法研究建立了双脊矩形管E弯过程中管坯内外脊槽宽度变形的解析模型，得出脊槽的宽度变形由腹板塌陷，侧壁挠曲和腹板宽度变形共同引起。研究获得了脊槽处填充材料后，双脊矩形管截面各部位的变形均得到较好的控制，变形大大减小，且芯头支撑区与无芯头支撑区变形差异不再明显。采用正交试验方法和敏感性分析方法研究揭示了心头个数、管坯与模具间摩擦、间隙等成形参数对截面变形的影响规律与机制；采用灰色关联分析方法和响应面法分别对双脊矩形管小半径E弯和H弯截面变形进行了优化，获得了合理的工艺参数组合。突破了双脊波导管小半径绕弯精确成形的关键技术，对实现雷达、遥测、遥控和远距离通讯领域微波信号的高质量高效率传输具有重要的科学意义和广阔的应用价值。.在该项目的资助下，共发表学术论文21篇，在国际著名学术期刊发表论文11篇，SCI收录11篇。在国内核心期刊发表论文5篇，在国际会议发表论文2篇，在国内相关领域会议发表论文3篇，授权国家发明专利1项。培养博士生1人，硕士生7人；在读博士生1人，在读硕士生2人。