EFGM在阀体锻件锻造成形分析中的应用

发布时间：2017-10-13 09:40

  本文关键词：EFGM在阀体锻件锻造成形分析中的应用

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【摘要】：本文针对昆钢重装集团锻造厂钢阀体锻件充型不满的缺陷,提出采用无网格伽辽金法(EFGM)对热锻的过程进行仿真分析,以期寻找导致该缺陷的原因,为改进锻造工艺及装备、提高锻件质量提供理论依据。通过热锻产生的坯料的力学性能通常比相同材料的铸件的性能优越。但是锻造成形过程复杂,分析较为困难。目前在金属塑性成形模拟分析中,大量使用了有限元模拟技术,但有限元法在分析大变形问题时会产生网格畸变的新问题,造成计算精度降低。为了使计算结果更为精确,学者们创建了无网格法来解决该问题。本文分析了无网格法的基础理论,并将无网格伽辽金法应用到钢阀体毛坯热锻成形分析中,研究其成形过程,找出产生成形缺陷的原因,主要研究内容如下。首先,研究了无网格法的发展及应用现状,并重点介绍了无网格法在金属塑性成形中的应用情况,阐述了无网格法的优缺点,分析了目前遇到的难点,并明确了本文的研究目标。其次,对无网格法的基础理论进行了分析,分析了权函数、形函数的选取方法,并对无网格伽辽金法的本质边界条件的处理方法做了分析,用简单的数值算例介绍了无网格法的运算机理,发现无网格的计算结果同有限元的结果相符。然后,在弹塑性理论中引入EFGM,建立了三维弹塑性EFGM的分析模型。并通过钢球冷镦模拟成形同实验数据的对比验证了三维弹塑性EFGM分析模型的可行性。最后,建立了钢阀体热锻成形的实体模型,通过FEM模拟了成形的过程,分别从零件、工艺和模具三个方面进行改进,当修改模具后,坯料能够充满型腔。通过对比分析,发现EFGM和FEM两种方法的计算结果都符合实际情况,但当变形量较大时,FEM的精度将会降低,而此时EFGM的精度较高,计算稳定。最后同工艺参数进行对比,发现EFGM仿真的数据更为接近工艺参数。根据以上的研究,为钢阀体热锻成形的充型不满缺陷提供了一种可供选择的修改方案。
【关键词】：热锻成形 有限元 无网格法 伽辽金无网格法 钢阀体坯料
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG316
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.2 无网格法研究进展及应用12-14
• 1.3 无网格法在金属塑性成形分析中的研究现状14-16
• 1.4 无网格法在金属塑性成形过程分析中的主要问题16
• 1.5 本文的选题意义及主要研究内容16-19
• 第二章 无网格伽辽金法基本理论19-27
• 2.1 移动最小二乘法19-22
• 2.1.1 基本原理19
• 2.1.2 权函数19-21
• 2.1.3 形函数21-22
• 2.2 无网格伽辽金法22-25
• 2.2.1 基本原理22-23
• 2.2.2 本质边界条件处理23-25
• 2.3 数值算例25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 三维EFGM分析模型的建立及验证27-49
• 3.1 弹塑性力学27-35
• 3.1.1 材料的基本假设27
• 3.1.2 本构关系实验基础27-29
• 3.1.3 刚塑性与弹塑性本构模型29-35
• 3.2 三维弹塑性EFGM分析模型35-39
• 3.2.1 本构关系的无网格法35-37
• 3.2.2 求解方法37-38
• 3.2.3 塑性应力松弛38
• 3.2.4 求解步骤38-39
• 3.3 无网格法在LS-DYNA中的应用39-44
• 3.3.1 LS-DYNA的功能特点39-40
• 3.3.2 LS-DYNA中的EFG法40-43
• 3.3.3 EFG法在LS-DYNA中的计算步骤43-44
• 3.4 三维弹塑性无网格分析模型的验证44-48
• 3.4.1 EFGM在钢球毛坯冷镦中的数值模拟44-46
• 3.4.2 仿真结果与讨论46-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第四章 钢阀体毛坯的锻造成形及模型的建立49-61
• 4.1 钢阀体锻造的技术要求49-54
• 4.1.1 坯料的几何参数50-51
• 4.1.2 阀体毛坯模具尺寸51-52
• 4.1.3 阀体毛坯热锻模具的外形及材料52-53
• 4.1.4 设备参数53-54
• 4.2 钢阀体毛坯的锻造成形方法54-56
• 4.2.1 钢阀体毛坯的锻造成形过程54-55
• 4.2.2 钢阀体毛坯热锻的变形特点55-56
• 4.3 阀体毛坯热锻模型的建立56-60
• 4.3.1 模具的几何模型56-57
• 4.3.2 模具的定位57
• 4.3.3 材料模型的建立57-58
• 4.3.4 边界条件58
• 4.3.5 摩擦模型的建立58-59
• 4.3.6 网格划分59-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第五章 钢阀体毛坯热锻数值模拟61-83
• 5.1 钢阀体热锻件中的模拟及缺陷分析61-66
• 5.1.1 热锻过程模拟61-64
• 5.1.2 成形缺陷分析64-66
• 5.2 改进钢阀体热锻件成形缺陷的方案66-72
• 5.2.1 零件改进方案及仿真结果分析66-69
• 5.2.2 工艺参数改进方案及仿真结果分析69-71
• 5.2.3 模具改进方案及仿真结果分析71-72
• 5.3 EFGM与FEM的仿真结果对比分析情况72-82
• 5.3.1 基于LS-DYNA中成形模型的参数修正72-73
• 5.3.2 充满型腔验证73-74
• 5.3.3 网格变形比较74-76
• 5.3.4 等效应力比较76-78
• 5.3.5 热锻成形能量对比分析78-80
• 5.3.6 位移对比分析80-81
• 5.3.7 实际数据对比81-82
• 5.4 本章小结82-83
• 第六章 结论与展望83-87
• 6.1 结论83
• 6.2 本文的创新点83-84
• 6.3 展望84-87
• 致谢87-89
• 参考文献89-93
• 附录93

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 温宏宇;董湘怀;燕存良;阮雪榆;;无网格法在板料冲压成形数值模拟中的应用[J];锻压技术;2006年01期

2 干年妃;李光耀;;一种自适应RKPM方法在动态大变形计算中的验证及应用[J];湖南大学学报(自然科学版);2006年04期

3 孟丽芬;胡成亮;赵震;;金属塑性成形中摩擦模型的研究进展[J];模具工业;2014年04期

4 王毅;;LS-DYNA主要版本冲压仿真评测[J];CAD/CAM与制造业信息化;2013年04期

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1 曹伟;锻造过程无网格迦辽金法数值模拟技术的研究[D];山东大学;2007年

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本文编号：1024160