3D研究楔横轧轧制铝合金空心轴类件的成形规律

发布时间：2016-12-22 19:41

  本文关键词：基于DEFORM-3D研究楔横轧轧制铝合金空心轴类件的成形规律，由笔耕文化传播整理发布。

《江苏大学》 2010年

基于DEFORM-3D研究楔横轧轧制铝合金空心轴类件的成形规律

龚贵春  

【摘要】： 楔横轧是一种高效成形轴类件的新工艺和新方法。近年来,人们利用有限元技术对楔横轧成形过程的研究取得丰硕的成果,特别是对实心轴类件的研究。人们对空心轴类件楔横轧过程的研究大多采用实验的方法,即使采用有限元理论也是非常零碎的,并未系统地研究空心轴类件的楔横轧过程。另外基于车辆轻量化急需用铝合金代替钢材这一发展趋势,作者将课题确定为“基于DEFORM-3D研究楔横轧工艺参数对铝合金空心轴类件的成形规律”。研究结果对楔横轧工艺在轧制空心轴类件的应用具有指导意义,对进一步完善楔横轧理论有一定的理论意义。 本文通过DEFORM-3D有限元软件建模,进行模拟实验,并与真实实验结果对比,结果表明:有限元模拟结果与真实实验结果基本一致,因此,本文利用DEFORM-3D建立的刚塑性三维有限元模型是准确的、可靠的。并在此模型基础上,研究空心轴类件楔横轧过程的成形机理,并对轧件在不同位置,不同参数条件下的应力场、应变场、损伤值进行了分析。 本文对轧件横截面,纵截面上的轴向应力应变、切向应力应变、径向应力应变、等效应力应变、损伤值、以及不同位置等效应力应变、主应力应变、损伤值做了详细的研究探讨,并给出了合理解释;并研究了应变速率场、温度场、等效应力场之间的关系;也得出了工艺参数对等效应力、等效应变、损伤值的影响规律;通过不同条件下(材料、空心度、芯轴、)的应力、应变、损伤值的分析对比,证明:应变和损伤值对轧件缺陷的预测更加准确;轧制空心件时,为保证轧件质量,其工艺要求比实心件更加严格;在使用芯轴条件下,能很好控制轧件的尺寸,其成形对工艺参数的要求更加苛刻。

【关键词】：
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TG335
【目录】：

摘要5-7

ABSTRACT7-11

第一章 绪论11-23

1.1 课题的提出背景11-14

1.2 楔横轧工艺简介14-17

1.3 楔横轧工艺的发展状况17-20

1.3.1 楔横轧工艺在国外的发展概况17-19

1.3.2 楔横轧工艺在国内的发展概况19-20

1.4 目前研究热点20-22

1.5 本章小结22-23

第二章 楔横轧、有限元理论23-41

2.1 板式楔横轧的基本理论23-33

2.1.1 板式楔横轧的运动原理23-25

2.1.2 板式楔横轧的旋转条件25-29

2.1.3 板式楔横轧模具设计的基本问题29-31

2.1.4 楔横轧模具的工艺参数31-33

2.2 刚塑性有限单元法基本理论33-38

2.2.1 刚塑性材料基本假设34

2.2.2 刚塑性体塑性力学基本方程及边界条件34-36

2.2.3 刚塑形有限元的求解方法36-38

2.3 仿真所用软件DEFORM-3D的介绍38-40

2.4 本章小结40-41

第三章 实验41-54

3.1 板式楔横轧数值仿真模型的建立41-51

3.1.1 几何模型的构建41-45

3.1.2 物理模型的构建45-51

3.2 仿真实验方案设计51-52

3.3 有限元模型的验证52-53

3.4 本章小结53-54

第四章 结果及分析54-91

4.1 应力分析54-68

4.1.1 各节点应力随时间的变化曲线分析55-58

4.1.2 不同截面温度场、应变速率场，等效应力场分析58-62

4.1.3 工艺参数对最大等效应力影响分析62-65

4.1.4 主应力、主应变分析65-67

4.1.5 本节小结67-68

4.2 应变分析68-78

4.2.1 各向应变云图分析68-70

4.2.2 不同截面轴向、径向应变分析70-72

4.2.3 轴向对称面上应变分析72-73

4.2.4 不同截面等效应变分析73-75

4.2.5 工艺参数对最大等效应变的影响分析75-77

4.2.6 压扁与缩颈77-78

4.2.7 本节小结78

4.3 损伤系数分析78-84

4.3.1 损伤值云图分析79-80

4.3.2 不同截面损伤值分析80

4.3.3 工艺参数对最大损伤值的影响分析80-83

4.3.4 本节小结83-84

4.4 对比实验84-91

4.4.1 不同材料的对比研究84

4.4.2 空心件与实心件对比研究84-85

4.4.3 无芯轴件与芯轴件对比研究85-90

4.4.4 本节小结90-91

第五章 结论及展望91-93

参考文献93-97

致谢97-98

硕士期间发表的论文98

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本文编号：223792