铜扁线连续挤压成形过程的三维数值模拟

发布时间：2017-04-04 12:06

  本文关键词：铜扁线连续挤压成形过程的三维数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：连续挤压技术在铝加工领域已取得了巨大的成功，人们将研究的目标开始转移到铜材的加工领域。我国正在进行农村和城市电网的改造，急需大量、优质的输变电设施，从而对铜扁线的生产制造提出了更高的要求。 TLJ300型连续挤压机是大连铁道学院研制的主要用来生产铜扁线的机型，技术已基本成熟。但由于铜及铜合金变形温度高、变形抗力大、高温氧化性强，铜扁线连续挤压技术在塑性变形机理、工艺参数及模具结构等方面存在许多技术难点，在工模具寿命和主机能量损耗上与国外设计还存在差距。为了进一步改进设计，提高性能，延长使用寿命，增强市场的竞争能力，需要采用先进的理论分析、计算方法来改进工模具设计。为此，，本文采用有限元法对铜扁线的连续挤压成形过程进行了详尽的数值模拟。 本文采用DEFORM软件作为计算机模拟分析的工具，基于刚塑性／刚粘塑性有限元理论和传热学理论，建立了铜扁线连续挤压成形的有限元模型。论文共分为四大部分： 1．介绍了连续挤压法和有限元法的原理及应用，阐述了使用有限元法对铜扁线连续挤压成形系统进行分析计算的必要性、可行性及优越性。 2．针对进行连续挤压成形系统有限元分析所需的理论基础做了说明。 3．对连续挤压过程进行了综合力能分析，推导了连续挤压时变形力的计算公式，确定了工作状态下主机系统所需扭矩的大小。 4．对铜扁线连续挤压成形过程进行了计算机模拟，分析模拟过程中的关键技术，揭示金属的变形规律、流动规律，分析得到的速度场、温度场、等效应力场、等效应变场和扭矩—行程曲线等，对比不同结构工模具和挤压轮速度对变形的影响。 本文首次针对以铜为塑性体的连续挤压过程运用DEFORM软件进行有限元模拟，所得的各场量的分布云图及参数变化曲线较真实的反映了生产实际，从而为今后工模具的设计提供了参考。
【关键词】：铜扁线 连续挤压 有限元分析 DEFORM
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TG376
【目录】：

• 第一章 绪论8-23
• 1.1 塑性加工研究和发展的趋势8-11
• 1.2 有限元方法11-14
• 1.2.1 有限元法的数学原理及应用特点11-12
• 1.2.2 有限元方法的发展12-13
• 1.2.3 国内外CAE技术的发展现状13-14
• 1.3 连续挤压的发展综述14-19
• 1.3.1 连续挤压的原理及特点14-17
• 1.3.2 连续挤压技术的研究现状17-19
• 1.4 所选课题的目的和意义19-23
• 第二章 基础理论23-41
• 2.1 金属塑性变形过程的力学基础23-25
• 2.2 刚塑性／刚粘塑性有限元变分原理25-28
• 2.3 刚塑性／刚粘塑性有限元矩阵方程28-35
• 2.3.1 单元种类的选取29-30
• 2.3.2 变形体的离散化30-34
• 2.3.3 线性化34-35
• 2.4 热传导基本理论35-41
• 2.4.1 问题的提出35-36
• 2.4.2 固体材料热平衡微分方程36-37
• 2.4.3 初、边值条件37-38
• 2.4.4 热传导中的变分原理及有限元求解列式38-41
• 第三章 连续挤压力能综合分析41-51
• 3.1 基本参数的确定41-46
• 3.1.1 连续挤压塑性变形特点41
• 3.1.2 影响挤压力的因素41-42
• 3.1.3 力能分析原始数据42-43
• 3.1.4 轮槽几何参数确定43-46
• 3.2 挤压轮上的受力分析46-48
• 3.2.1 单位挤压应力p46-48
• 3.2.2 挤压轮上的切向挤压力F_148
• 3.3 计算实例48-51
• 第四章 有限元建模与分析51-93
• 4.1 软件介绍51-53
• 4.1.1 DEFORM概况51-52
• 4.1.2 DEFORM功能52-53
• 4.2 有限元建模流程53-55
• 4.3 铜扁线成形整体有限元模型的建立55-64
• 4.3.1 几何模型的建立和网格的划分55-58
• 4.3.2 摩擦边界条件的处理58-60
• 4.3.3 求解方法的选择60
• 4.3.4 材料特性的设定60-62
• 4.3.5 载荷的施加和位移约束的设定62-63
• 4.3.6 选择时间步长和步数63-64
• 4.4 模拟求解过程中的关键技术问题64-66
• 4.4.1 模拟中网格畸变判据64-65
• 4.4.2 频繁网格重划分的防止措施65-66
• 4.4.3 收敛问题66
• 4.5 计算结果分析处理66-93
• 4.5.1 连续挤压过程中的变形及金属流动67-73
• 4.5.2 连续挤压过程中的等效应变分布73-75
• 4.5.3 连续挤压变形过程中的等效应力分布75-77
• 4.5.4 连续挤压变形过程中的τ_(yz)分布77-80
• 4.5.5 连续挤压变形过程中的温度分布80-83
• 4.5.6 扭矩行程曲线83-85
• 4.5.7 工模具结构对模拟结果的影响85-87
• 4.5.8 连续挤压成形过程中挤压轮速度的影响87-93
• 结论与展望93-95
• 参考文献95-98
• 攻读学位期间发表论文98-99
• 致谢99

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 运新兵;刘桂林;宋宝韫;樊志新;;压实轮压下量对宽铜带连续挤压过程的影响[J];锻压技术;2008年05期

2 彭孜;张强;戴登峰;吴锦明;;不同模型腔角下铜铝复合连续包覆过程的数值模拟[J];特种铸造及有色合金;2012年08期

3 鄢明;吴予才;;利用连续挤压机实现四头挤压铜产品[J];云南冶金;2007年02期

  本文关键词：铜扁线连续挤压成形过程的三维数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：285485