身管径向锻造成形仿真分析与残余应力测试研究

发布时间：2017-05-27 01:08

  本文关键词：身管径向锻造成形仿真分析与残余应力测试研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：论文以小口径自动武器的身管径向锻造工艺为背景,针对身管膛线径向锻造成形分析了不同阶段的身管变形,基于功平衡法得出了锻造锤头力的计算公式。根据轴对称理论建立了身管径向锻造的轴对称简化模型,运用大型有限元软件DEFORM-3D对身管膛线径向锻造成形过程中金属的流动进行分析,确定了不同阶段金属材料的流动速度的大小和方向,清晰地展示了金属流动形成膛线的过程。建立了身管径向锻造过程的轴对称模型,运用DEFORM-3D模拟了身管径向锻造时锤头力的大小,建立了不同工艺参数对应的有限元模型,研究了变形程度、锻件转速、轴向进给速度、径向压下量、锻造温度、锤击速度、摩擦以及锤头包角等工艺参数对身管膛线径向锻造时锤头力的影响规律,为实际的身管径向锻造选取合适的锻机和工艺参数提供参考。运用有限元方法模拟身管径向锻造过程,预测经径向锻造成形身管的残余应力,得到了锻后身管内、外表面等效残余应力、径向残余应力和轴向残余应力的分布情况。采用高倍显微镜对经径向锻造成形的身管表面进行观察,检查是否有裂纹的存在。采用X射线衍射法应力测试仪对锻后身管进行了轴向、切向和径向残余应力的测试,测试结果表明,经径向锻造成形的身管存在残余应力,与有限元仿真结果对比发现,测试结果和仿真结果吻合,验证了有限元仿真的正确性。
【关键词】：身管 径向锻造 材料流动 锤头力 残余应力
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG316
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 1 绪论11-20
• 1.1 选题背景11-13
• 1.2 身管径向锻造工艺介绍13-14
• 1.3 国内外研究现状14-19
• 1.3.1 冷锻15-16
• 1.3.2 径向锻造16-19
• 1.4 本文研究思路与工作安排19-20
• 2 径向锻造过程理论分析20-34
• 2.1 概述20-23
• 2.1.1 金属的塑性20-22
• 2.1.2 金属的可锻性22-23
• 2.2 理论基础23-26
• 2.2.1 径向锻造变形分析23-25
• 2.2.2 径向锻造时的受力分析25-26
• 2.2.3 变形力的计算26
• 2.3 径向锻造身管的变形分析26-30
• 2.3.1 锻造段分析28-29
• 2.3.2 下沉段分析29-30
• 2.3.3 整形段分析30
• 2.4 功平衡法求解锤头力30-33
• 2.4.1 功平衡法原理30-32
• 2.4.2 功平衡法求解身管径向锻造过程中的锤头力32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 3 身管径向锻造过程中材料的流动分析34-60
• 3.1 软件介绍34-35
• 3.1.1 建模软件34-35
• 3.1.2 有限元分析软件35
• 3.2 有限元模型的建立35-42
• 3.2.1 身管模型建立36-38
• 3.2.2 芯棒模型建立38-39
• 3.2.3 锤头模型建立39-41
• 3.2.4 摩擦模型41-42
• 3.2.5 温度的影响42
• 3.2.6 锤头的运动42
• 3.3 网格划分42-45
• 3.3.1 网格划分42-43
• 3.3.2 四面体单元43-45
• 3.4 材料流动分析45-57
• 3.5 锤头包角对身管成形的影响57-59
• 3.6 本章小结59-60
• 4 身管径向锻造工艺参数对锤头力的影响分析60-76
• 4.1 变形程度60-62
• 4.2 锻件转速62-63
• 4.3 轴向进给速度63-65
• 4.4 径向压下量65-67
• 4.5 锻造温度67-68
• 4.6 锤击速度68-69
• 4.7 摩擦与润滑69-74
• 4.7.1 库伦摩擦模型70-71
• 4.7.2 剪切摩擦模型71-73
• 4.7.3 润滑73-74
• 4.8 锤头包角对锤头力的影响74-75
• 4.9 本章小结75-76
• 5 径向锻造身管残余应力数值模拟76-83
• 5.1 概述76
• 5.2 仿真模型建立76-77
• 5.3 仿真结果分析77-82
• 5.4 本章小结82-83
• 6 实验测试径向锻造身管的残余应力83-99
• 6.1 概述83-84
• 6.2 残余应力测试原理84-87
• 6.2.1 盲孔法测试残余应力的基本原理84-85
• 6.2.2 X射线衍射法测试残余应力的基本原理85-87
• 6.3 X射线测试残余应力仪器简介87-89
• 6.3.1 仪器构成87-88
• 6.3.2 仪器性能88-89
• 6.3.3 测试方法89
• 6.4 X射线测试锻后身管残余应力89-98
• 6.4.1 实验前准备89-90
• 6.4.2 标块实验90-91
• 6.4.3 身管测试91-97
• 6.4.4 测试结果分析97-98
• 6.5 本章小结98-99
• 7 结论99-101
• 7.1 工作总结99
• 7.2 工作展望99-101
• 参考文献101-104
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果104-105
• 致谢105-106

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