基于物质点法金属挤压成形过程的数值模拟研究

发布时间：2017-11-26 12:18

  本文关键词：基于物质点法金属挤压成形过程的数值模拟研究

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【摘要】：金属挤压成形属于大变形问题,涉及几何非线性和材料非线性。数值模拟方法是解决该问题的主要研究手段。传统的有限元模拟存在网格畸变,需对网格进行重分,其时间效率和精度会受到网格重分的影响。物质点法将连续体离散为一组带有物体质量、运动速度和应力应变等物理信息的质点,质点的运动代表了物体的运动和变形。采用拉格朗日质点和欧拉网格双重描述,动量方程和计算空间导数在背景网格上求解,在每一步计算结束,丢弃变形过的网格,使用新的网格背景,避免了拉格朗日法因网格扭曲变形而产生的数值计算困难,适合处理金属挤压成形问题。本文基于物质点法开展金属挤压成形过程的数值模拟研究,探讨金属挤压成形过程的金属流动规律,为金属材料的挤压成形生产作指导。基于物质点法开展了金属挤压成形过程的数值模拟。结合刚柔接触算法思想,利用Fortran语言编写了模拟金属挤压成形过程的物质点法程序,实现了金属挤压成形过程的数值模拟,并利用文献[76]的实验论证,验证物质点法程序的正确性。在相同的参数下,分别利用本文算法与使用商业化软件DEFORM有限元法分别对金属挤压成形过程中的金属流动规律、质点位移量变化、等效应力和等效应变的变化规律进行模拟,并将结果进行对比。结果表明,两种方法模拟的数值变化规律一致,但当变形较大时,传统有限元模拟出现了网格畸变,需网格重分模拟才能进行,而物质点法不需要网格重分,在时间效率上占有优势。表明物质点法模拟金属挤压成形过程是可行和有效的。基于物质点法研究了挤压工艺参数对挤压成形过程的影响规律。分别模拟了不同挤压模角、不同润滑条件和不同挤压速度下挤压成形过程的金属流动规律、位移量变化、等效应力和等效应变的变化规律。模拟结果可为金属挤压成形的生产作指导。本文研究为数值模拟金属大变形成形过程提供理论依据。同时也为金属挤压成形的生产起一定的指导作用。
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG376
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本文编号：1229765