铜包铝双金属复合材料反向挤压变形的数值模拟仿真

发布时间：2017-03-29 23:10

  本文关键词：铜包铝双金属复合材料反向挤压变形的数值模拟仿真，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：铜包铝双金属复合材料充分发挥了铜和铝的性能优势,具有单一金属所不及的综合性能,受到材料界的极大关注。常规挤压过程中存在变形不均匀的特点,因此造成挤压制品沿长度方向的包覆层厚度分布也不均匀。本文利用Gleeble-3500热模拟机对纯铜T2和5005铝合金材料进行等温压缩实验并获得了合理的加工参数,再利用有限元数值模拟软件DEFORM-2D对铜包铝复合材料的反向挤压变形过程进行了分析,为优化铜包铝复合材料反向挤压工艺提供参考。主要研究结果如下：(1)纯铜T2和5005铝合金材料都属于负温度敏感材料和正应变速率敏感材料。变形初期,流变应力随变形程度的增大而迅速升高；进入到稳定挤压阶段后,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增大而增大。(2)基于等温压缩实验数据,采用一般的σ-关系的数学模型建立了纯铜T2的温变形本构方程：σ=425.726ε0.158ε.0.032e-0.013T;采用包含Zener-Hollomon参数的Arrhenius双曲正弦关系描述了5005铝合金的热变形本构方程：(3)有限元数值模拟分析表明：在铜包铝反向挤压成形时,挤压力在坯料充满型腔的过程中逐渐增大,在坯料流出模口的瞬间挤压力骤增,之后随着挤压过程的进行,挤压力逐渐趋于稳定；在挤压模出口位置坯料变形最大,其余部分不参与塑性变形；最大等效应力和最大等效应变均发生在坯料与挤压模接触的部位；坯料温度在热交换、塑性变形功和摩擦热效应的共同影响下变化,温度由中心向外表面呈上升趋势,沿半径方向形成一个递增的温度场。(4)通过研究模角、坯料初始温度、挤压速度对反挤压成形过程、挤压力大小及包覆层分布情况的影响,可发现在上述工艺参数分别为45°、350℃和5mm/s时,挤压制品的综合性能较为稳定；选择最优参数对挤压制品中包覆层厚比与包覆坯料厚比的关系进行研究,可发现二者近似成线性关系,其线性方程为：y=0.00864x+20.90103。
【关键词】：铜包铝复合材料 热压缩变形 反向挤压 有限元法 数值模拟
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB331;TG376
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-25
• 1.1 引言13
• 1.2 复合材料概述13-15
• 1.2.1 复合材料的分类14
• 1.2.2 复合材料成形工艺的特点14
• 1.2.3 复合材料的应用14-15
• 1.3 挤压技术概述15-18
• 1.3.1 挤压方法的分类15-17
• 1.3.2 挤压加工的特点17-18
• 1.4 铜包铝复合材料及其制备方法18-21
• 1.4.1 铜-铝复合的特点18
• 1.4.2 铜包铝复合材料的分类18-19
• 1.4.3 铜包铝复合材料的制备方法19-20
• 1.4.4 铜包铝复合材料的包覆层厚度检测20-21
• 1.5 有限元数值模拟及其在铜包铝挤压中的应用21-23
• 1.5.1 有限元数值模拟21-22
• 1.5.2 有限元数值模拟在铜包铝挤压中的应用22-23
• 1.6 本文的研究目的及主要内容23-25
• 第2章 实验材料及方法25-31
• 2.1 实验材料25
• 2.2 等温热压缩实验25-27
• 2.2.1 实验设备及其原理25-26
• 2.2.2 等温压缩实验过程26-27
• 2.3 铜包铝双金属的有限元数值模拟27-31
• 2.3.1 DEFORM软件概况27-28
• 2.3.2 DEFORM软件的系统分析28-29
• 2.3.3 DEFORM软件的特点29-30
• 2.3.4 刚塑性有限元的基本假设30-31
• 第3章 纯铜T2和5005铝合金变形流动应力模型31-41
• 3.1 真应力-应变曲线31-34
• 3.1.1 纯铜T2的真应力-应变曲线31-32
• 3.1.2 5005铝合金的真应力-应变曲线32-34
• 3.2 流变应力方程34-40
• 3.2.1 纯铜T2的流变应力方程34-37
• 3.2.2 5005铝合金的流变应力方程37-40
• 3.3 本章小结40-41
• 第4章 铜包铝双金属复合材料反向挤压变形的数值模拟41-67
• 4.1 数值模拟数学模型的建立和参数的设置41-48
• 4.1.1 材料数学模型的建立41
• 4.1.2 几何模型的建立41-43
• 4.1.3 模拟参数设置43-48
• 4.2 模拟过程及结果分析48-65
• 4.2.1 挤压过程分析48-55
• 4.2.2 变形参数对反挤压过程的影响55-65
• 4.3 本章小结65-67
• 结论67-68
• 参考文献68-75
• 致谢75-76
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录76

  本文关键词：铜包铝双金属复合材料反向挤压变形的数值模拟仿真，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：275642