镁合金薄板异步轧制数值模拟与实验研究
发布时间：2023-05-13 01:33
镁合金材质轻、比强度高,具有较好的刚性和较大的阻尼容量,优越的减震性、导热性及电磁相容性,被誉为世纪最具发展潜力的金属材料。而镁合金薄板作为镁合金材料中最常见的产品,在航空航天、汽车、军工以及等领域应用更加广泛。但目前镁合金薄板在使用过程中容易开裂,综合性能不佳,通过一种方法改变镁合金薄板内部组织结构,进而改善板材质量受到广泛的关注。而异步轧制方法作为改变镁合金薄板内部组织结构以及质量的主要方法,对其研究也成为一个热点的问题。本文采用数值模拟技术和实验研究,分析了不同工艺参数对镁合金薄板单向异步轧制产品性能的影响规律。研究中采用有限元方法,利用有限元软件,模拟研究异步温轧镁合金薄板轧制过程的三维变形。数值模拟过程中,考虑了材料非线性、几何非线性和接触非线性三大非线性问题,并根据实际情况,分别对镁合金薄板和轧辊进行了简化。同时对初始条件、约束、载荷和接触问题进行了必要的假定和处理,系统地分析了镁合金薄板异步轧制过程中应力、应变等的变化情况,完成了异步温轧镁合金薄板轧制过程的数值模拟分析。基于此,以镁合金薄板坯作为研究对象,进行了不同轧制条件下的单向异步轧制实验研究,并利用金相显微镜观察了...
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
1. 绪论
1.1 镁及镁合金概述
1.1.1 镁合金的基本特性
1.1.2 镁合金的应用
1.1.3 镁/铝复合材料的优点及应用
1.2 镁合金的塑性变形
1.2.1 镁合金塑性变形机理
1.2.2 镁合金塑性成型技术
1.2.3 镁合金轧制成型技术的研究现状
1.2.4 板带轧制理论及模拟研究方法
1.3 异步轧制技术
1.3.1 异步轧制技术的原理与优势
1.3.2 异步轧制技术的的发展历史
1.4 本课题的研究目的及内容
2. 弹塑性有限元基本理论
2.1 有限元计算方法
2.1.1 有限元计算方法概论
2.1.2 有限元方法分类
2.2 弹塑性有限元方法的一般理论和本构关系
2.3 弹塑性成形数值模拟的一般步骤
2.4 显示动力学有限元理论及ANSYS/LS-DYNA简介
2.4.1 显示动力学有限元基本理论
2.4.2 ANSYS/LS-DYNA有限元简介
2.5 本章小结
3. 镁合金薄板异步轧制数值模拟
3.1 数值模拟模型的简化
3.2 建立几何模型和单元划分
3.3 数值模拟的参数设置
3.3.1 接触定义
3.3.2 约束添加与求解控制
3.4 轧制参数设定
3.5 模拟结果分析
3.5.1 轧制条件对镁合金薄板轧制力的影响
3.5.2 压下量对镁合金薄板等效应力的影响
3.5.3 压下量对镁合金薄板厚向位移、边部变形的影响
3.6 本章小结
4. 镁合金薄板异步轧制实验及结果分析
4.1 实验材料与研究方法
4.1.1 实验总体研究路线
4.1.2 实验材料及设备
4.2 镁合金薄板分析测试方法
4.2.1 金相显微组织观察
4.2.2 室温拉伸性能测试
4.2.3 显微维氏硬度测试
4.3 镁合金薄板显微组织与力学性能分析
4.3.1 镁合金薄板相显微组织演变
4.3.2 镁合金薄板的室温拉伸性能
4.3.3 镁合金薄板板厚方向硬度分析
4.4 本章小结
5. 镁/铝复合异步轧制的数值模拟
5.1 镁/铝复合异步轧制数值模拟模型的简化
5.2 镁/铝复合异步轧制数值模拟模型的建立
5.2.1 数值模拟中单元及材料模型的选择
5.2.2 定义数值模拟模型的材料属性
5.2.3 几何模型的建立和单元划分
5.2.4 接触定义
5.2.5 约束与载荷的施加
5.2.6 求解控制与求解
5.3 轧制参数设定
5.4 模拟过程的选择与安排
5.5 模拟结果分析
5.5.1 轧制条件对复合板结合界面应力应变的影响
5.5.2 轧制条件对复合板结合界面纵切面等效应变的影响
5.5.3 轧制条件对复合板横截面应变及厚向位移的影响
5.5.4 轧制条件对复合板结合界面相对变形量的影响
5.6 本章小结
6. 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
本文编号：3815029
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
1. 绪论
1.1 镁及镁合金概述
1.1.1 镁合金的基本特性
1.1.2 镁合金的应用
1.1.3 镁/铝复合材料的优点及应用
1.2 镁合金的塑性变形
1.2.1 镁合金塑性变形机理
1.2.2 镁合金塑性成型技术
1.2.3 镁合金轧制成型技术的研究现状
1.2.4 板带轧制理论及模拟研究方法
1.3 异步轧制技术
1.3.1 异步轧制技术的原理与优势
1.3.2 异步轧制技术的的发展历史
1.4 本课题的研究目的及内容
2. 弹塑性有限元基本理论
2.1 有限元计算方法
2.1.1 有限元计算方法概论
2.1.2 有限元方法分类
2.2 弹塑性有限元方法的一般理论和本构关系
2.3 弹塑性成形数值模拟的一般步骤
2.4 显示动力学有限元理论及ANSYS/LS-DYNA简介
2.4.1 显示动力学有限元基本理论
2.4.2 ANSYS/LS-DYNA有限元简介
2.5 本章小结
3. 镁合金薄板异步轧制数值模拟
3.1 数值模拟模型的简化
3.2 建立几何模型和单元划分
3.3 数值模拟的参数设置
3.3.1 接触定义
3.3.2 约束添加与求解控制
3.4 轧制参数设定
3.5 模拟结果分析
3.5.1 轧制条件对镁合金薄板轧制力的影响
3.5.2 压下量对镁合金薄板等效应力的影响
3.5.3 压下量对镁合金薄板厚向位移、边部变形的影响
3.6 本章小结
4. 镁合金薄板异步轧制实验及结果分析
4.1 实验材料与研究方法
4.1.1 实验总体研究路线
4.1.2 实验材料及设备
4.2 镁合金薄板分析测试方法
4.2.1 金相显微组织观察
4.2.2 室温拉伸性能测试
4.2.3 显微维氏硬度测试
4.3 镁合金薄板显微组织与力学性能分析
4.3.1 镁合金薄板相显微组织演变
4.3.2 镁合金薄板的室温拉伸性能
4.3.3 镁合金薄板板厚方向硬度分析
4.4 本章小结
5. 镁/铝复合异步轧制的数值模拟
5.1 镁/铝复合异步轧制数值模拟模型的简化
5.2 镁/铝复合异步轧制数值模拟模型的建立
5.2.1 数值模拟中单元及材料模型的选择
5.2.2 定义数值模拟模型的材料属性
5.2.3 几何模型的建立和单元划分
5.2.4 接触定义
5.2.5 约束与载荷的施加
5.2.6 求解控制与求解
5.3 轧制参数设定
5.4 模拟过程的选择与安排
5.5 模拟结果分析
5.5.1 轧制条件对复合板结合界面应力应变的影响
5.5.2 轧制条件对复合板结合界面纵切面等效应变的影响
5.5.3 轧制条件对复合板横截面应变及厚向位移的影响
5.5.4 轧制条件对复合板结合界面相对变形量的影响
5.6 本章小结
6. 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 展望
参考文献
致谢
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本文编号：3815029
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