基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟

发布时间：2017-10-20 00:08

  本文关键词：基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟

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【摘要】：目前,铝合金型材在日常生活及生产领域应用越来越广泛,用挤压的方法生产大型工业用铝型材,既节约金属又具有很高的生产效率。在铝型材挤压工艺生产中,经常凭借经验和反复试模、修模来调整模具结构,造成人力与物力的耗费;由于挤压模具内部是封闭的,材料的流动、应力与应变场的分布以及模具载荷情况都很难检测与控制,所以如何了解其内部变形及应力应变规律成为解决此类问题的关键。本文以Al6063圆管型材为研究对象,按照分流组合模设计的基本原则设计出模具;利用三维造型软件Pro/E造型,输出上模、下模的三维图、工程图以及组装图,然后利用专业塑性成形模拟软件DEFORM-3D对管材挤压过程进行模拟,通过对模拟关键技术的分析、研究及模拟参数的摸索与尝试,以及模拟策略的运用,成功地进行了挤压过程的三维模拟,得到了一组比较理想的模拟参数。从模拟结果中可以清楚地获得了挤压过程中的挤压力行程曲线、应力应变分布以及各处的金属流速与温度情况,从这些分析结果提出对模具优化的一些措施,从而可以实现对铝型材挤压模具准确快速的设计。本文对变形过程中应力场进行深入讨论,得出分流模金属流动的规律并且指出所设计模具存在的问题;对应变场进行讨论,分析此模具中金属变形均匀性及其对制品力学性能的影响;对型材出口速度场与温度场进行讨论,分析制品的尺寸及热处理制度要求;对应变速率与应变率进行讨论,初步分析了制品的微观组织;对模具应力进行分析,指出模具失效的原因并提出相应的改进方案。
【关键词】：分流组合模 6063铝合金 有限元分析 挤压成形
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG379
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题的来源、依据及研究目的和意义10-11
• 1.2 国内外课题研究现状及概况11-12
• 1.2.1 国内外铝型材挤压成形工艺现状及发展趋势11-12
• 1.2.2 国内外铝合金挤压成形有限元模拟的研究动态12
• 1.3 塑性成形软件DEFORM简介12-16
• 1.3.1 DEFORM概述13
• 1.3.2 DEFORM系统结构13-14
• 1.3.3 DEFORM的功能14
• 1.3.4 DEFORM-2D14-15
• 1.3.5 DEFORM-3D15-16
• 1.4 本课题研究内容难点及解决方案16-18
• 第2章 平面分流组合模的计算机辅助设计18-32
• 2.1 模具材料的选择18
• 2.2 挤压材料的选择18
• 2.3 挤压参数的确定18-20
• 2.3.1 挤压系数、挤压温度和挤压速度的确定18-19
• 2.3.2 填充系数、铸锭尺寸及挤压机的确定19-20
• 2.4 模具设计20-23
• 2.4.1 模具外形尺寸的确定、焊合室与模桥高度的初步确定20
• 2.4.2 分流比的确定及分流孔的草绘20-21
• 2.4.3 扇叶设计21
• 2.4.4 工作带设计21-23
• 2.5 挤压杆、挤压垫片及挤压筒设计23
• 2.6 模具强度校核23-24
• 2.6.1 模桥强度校核23-24
• 2.6.2 扇叶设计及校核24
• 2.7 PRO-E造型及工程图输出24-30
• 2.7.1 建立下模25-26
• 2.7.2 建立上模26-27
• 2.7.3 建立装配文件27-28
• 2.7.4 建立工程图文件28-30
• 2.8 小结30-32
• 第3章 数值模拟前处理32-39
• 3.1 模拟流程32
• 3.2 实体模型的导入及前处理32-33
• 3.3 网格划分33-35
• 3.4 定义材料和速度35
• 3.5 BCC条件设定35-36
• 3.6 数值模拟的参数设定36-37
• 3.7 摩擦因子的选取37
• 3.8 生成数据库和运行37
• 3.9 小结37-39
• 第4章 6063铝合金管材挤压模拟结果及分析39-54
• 4.1 模拟挤压过程描述39-40
• 4.2 挤压过程中挤压力的变化规律40-41
• 4.3 挤压过程中的应力场分析41-46
• 4.3.1 应力场分析基本理论41
• 4.3.2 挤压过程应力场分析41-46
• 4.4 挤压过程的应变场分布46-48
• 4.4.1 应变场分析基本理论46
• 4.4.2 应变场分析46-48
• 4.5 挤压过程中的温度场分布48-49
• 4.6 挤压过程中的速度场分布49-50
• 4.7 挤压制品再结晶组织的预测与分析50-52
• 4.8 模具应力及失效分析52-53
• 4.9 小结53-54
• 结论54-55
• 参考文献55-58
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果58-59
• 致谢59-60
• 作者简介60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 王斌;易丹青;罗文海;方西亚;刘会群;吴春萍;;Mg-4.9Zn-0.9Y-0.7Zr合金板材组织及力学性能的研究[J];航空材料学报;2009年02期

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本文编号：1064109