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空洞闭合预测模型的数值模拟研究

发布时间:2021-07-17 09:41
  以镦粗工艺为例,研究了在压应力状态下空洞闭合演变规律,并建立了压应力状态下的空洞闭合预测模型。在锻件成形过程中,常被用来描述和表征空洞闭合的因素有等效应变、静水应力、应力三轴度。对有空洞模型和无空洞模型的镦粗过程进行数值模拟,通过模拟结果分析了这些因素与空洞闭合过程之间的关系。发现Mises等效应变不仅可以反映同一空洞闭合过程,还可以反映不同位置空洞在同一时刻的空洞闭合状况。另外,模拟计算了高径比分别为0. 75,1,1. 5和2的圆柱的镦粗过程,建立了Mises等效应变与空洞闭合率K之间的关系,获得了完整的空洞闭合预测模型,其中包括空洞压缩阶段模型和空洞愈合阶段模型。通过二次开发将空洞闭合预测模型植入DEFORM软件中,生成用户自定义的参数K,在DEFORM软件的后处理模块中,可以直接观察成形过程中任意位置的空洞闭合状态。 

【文章来源】:锻压技术. 2020,45(06)北大核心CSCD

【文章页数】:8 页

【部分图文】:

空洞闭合预测模型的数值模拟研究


锻坯空洞位置分布图

示意图,示意图,热锻,摩擦因子


为方便分析不同位置的空洞闭合情况,将空洞按位置分别编号为P11~P55,编号情况如图1所示。热锻温度设为1200℃,模具压下速度为4 mm·s-1,摩擦因子m=0.7,传热系数为3 W·(m2·℃)-1。对上述不同高径比的圆柱体进行镦粗模拟。为了方便研究并更好地描述空洞的闭合状态,本文设置参数Hz为空洞高度,即空洞闭合过程中,空洞在Z轴上的投影长度。如图2所示。2 空洞闭合过程有限元分析

曲线,等效应变,应力三轴度,静水应力


分析有限元模拟结果发现:镦粗过程中,接近圆柱端面空洞的静水应力和应力三轴度的绝对值在压下量小于35%时呈上升下降趋势,在压下量大于35%时呈上升趋势,与空洞闭合率的变化趋势不相符;而Mises等效应变和等效应变与空洞闭合率的变化趋势以及曲线贴合度都很接近,如图3a所示。接近圆柱侧面空洞的应力三轴度的绝对值呈上升下降上升的趋势,与空洞闭合率的变化趋势不相同;静水应力的绝对值呈上升趋势,与空洞闭合率的变化趋势相同,但曲线贴合度相差较远;Mises等效应变和等效应变与空洞闭合率的变化趋势相同,且曲线贴合度更好,如图3b所示。对于圆柱中心部位的空洞,静水应力和应力三轴度的绝对值总体呈上升趋势,与空洞闭合率的变化趋势相同,但曲线贴合度相差比较远;Mises等效应变和等效应变与空洞闭合率的变化趋势相同,且曲线贴合度都很接近,如图3c和图3d所示。Mises等效应变(Von Mises Strain)和等效应变(Effective Strain)为DEFORM-3D软件后处理模块中的可视变量。通过模拟计算发现,与等效应变相比较,Mises等效应变能够更准确地反映空洞的闭合过程,从图3a、图3c和图3d中也可以看出。

【参考文献】:
期刊论文
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博士论文
[1]大锻件锻造成形过程中内部空洞型缺陷演化规律的研究[D]. 张效迅.上海交通大学 2009

硕士论文
[1]大锻件镦粗成形中内部空洞型缺陷的演化规律研究[D]. 李妍.上海交通大学 2009



本文编号:3287924

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