镁合金板材异步轧制过程有限元模拟研究

发布时间：2017-09-09 23:31

  本文关键词：镁合金板材异步轧制过程有限元模拟研究

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【摘要】：镁合金板材以其优异的综合性能而展现出广阔的应用前景,但由于受镁合金自身晶体结构的限制,普通轧制加工生产的镁合金板材存在室温成形性能较差等局限,在很大程度上制约了镁合金板材的推广应用和发展。针对这一现状,本研究以提高镁合金板材室温成形性能为根本目的,以具有强烈基面织构的AZ31镁合金轧板为研究对象,建立二维有限元模型,应用有限元软件DEFORM-2D模拟了单道次异步轧制过程,进一步探索镁合金板材在异步轧制时的流动速度、应力、应变、应变速率的大小和分布。本文在300℃下对AZ31镁合金轧板进行异步轧制,结果显示:变形区入口端到出口端,轧制的流动速度逐渐增加,同步轧制上下表面差值很小。而异步轧制上下表面的流动速度两者间的差别也越来越大,最后在出口处两者同时达到最大值。另外,同步轧制表面接触弧的等效应力、应变值、应变速度处于异步轧制上下表面的等效应力值之间,且异步轧制对正应力在厚度方向上的分布影响很小,但是对轧制方向上的分布却有明显的影响。研究了不同压下率对异步轧制过程镁合金板材等效应力、应变以及剪应力应变影响,得出压下率为20%时各参数最优。板材等效应力峰值随着压下率的增加呈线性增长趋势,压下率增长至20%时等效应变峰值分别为0.39,而剪应力峰值分别为73.04MPa。研究了不同异速比对异步轧制过程镁合金板材等效应力、应变以及剪应力应变影响。异速比的增加导致板材的最大等效应力显著增加,继续增加异速比反而降低。而等效应变、剪应变几乎不受异速比的影响,剪应力随异速比的增加而增大。研究了不同摩擦系数对异步轧制过程镁合金板材等效应力、应变以及剪应力应变影响。摩擦系数为0.1的异步轧制和同步轧制状态比较相近,随着摩擦系数的增加,板材等效应力的不对称性更显著,等效应变也明显增加;但摩擦系数增加至0.4时,材料在稳定轧制早期阶段就出现明显的翘曲现象。当摩擦系数为0.3时,板材的力学性能达到最佳状态。根据模拟实验结果,获得了较优的异步轧制工艺参数,为制定合理的工艺提供了技术支持。
【关键词】：镁合金 异步轧制 剪切应变 应力场
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG339
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-24
• 1.1 研究背景及意义8
• 1.2 镁合金的特点8-10
• 1.3 镁合金的塑性变形机制10-17
• 1.3.1 滑移10-11
• 1.3.2 孪生11-12
• 1.3.3 动态再结晶12-14
• 1.3.4 镁合金塑性变形机制的影响因素14-17
• 1.4 异步轧制17-22
• 1.4.1 异步轧制原理17-18
• 1.4.2 异步轧制的特点18-19
• 1.4.3 异步轧制技术的研究进展19-22
• 1.5 本文的主要研究内容22-24
• 2 有限元数值模拟的理论基础及DEFORM软件24-30
• 2.1 刚塑性有限元基本理论24-27
• 2.1.1 刚塑性有限元法简介24-25
• 2.1.2 刚塑性有限元的基本假设25
• 2.1.3 刚塑性有限元基本方程25-26
• 2.1.4 刚塑性有限元变分原理26-27
• 2.2 有限元软件DEFORM简介27-29
• 2.2.1 DEFORM概况27-28
• 2.2.2 DEFORM系统分析28-29
• 2.3 本章小结29-30
• 3 AZ31镁合金异步轧制有限元模拟分析30-48
• 3.1 模型的建立30-35
• 3.2 异步轧制模拟结果分析35-45
• 3.2.1 流动速度场分析35-37
• 3.2.2 应力场分析37-38
• 3.2.3 剪应力场分析38-39
• 3.2.4 应变场分析39-41
• 3.2.5 剪应变场分析41-42
• 3.2.6 应变速度场分析42-45
• 3.3 本章小结45-48
• 4 AZ31镁合金异步轧制工艺参数分析48-70
• 4.1 压下率对轧件的影响48-54
• 4.1.1 压下率对等效应力的影响48-50
• 4.1.2 压下率对等效应变的影响50-51
• 4.1.3 压下率对剪应力的影响51-53
• 4.1.4 压下率对剪应变的影响53-54
• 4.2 异速比对轧件的影响54-61
• 4.2.1 异速比对等效应力的影响54-56
• 4.2.2 异速比对等效应变的影响56-58
• 4.2.3 异速比对剪应力的影响58-60
• 4.2.4 异速比对剪应变的影响60-61
• 4.3 摩擦系数对轧件的影响61-68
• 4.3.1 摩擦系数对等效应力的影响61-63
• 4.3.2 摩擦系数对等效应变的影响63-65
• 4.3.3 摩擦系数对剪应力的影响65-66
• 4.3.4 摩擦系数对剪应变的影响66-68
• 4.4 本章小结68-70
• 5 结论70-72
• 致谢72-74
• 参考文献74-80
• 附录80
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文80

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本文编号：823406