基于光滑粒子动力学法的镁及镁合金ECAP过程3D数值模拟研究

发布时间：2020-09-11 21:46

　　 经等径角挤压(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)塑性加工后,镁及镁合金材料获得高强度和高延展性,其应用得到了大范围的扩展。对于ECAP过程中镁及镁合金室温下开动的滑移系较少导致易开裂问题,包套挤压工艺可有效解决试样表面开裂,成功实现镁及镁合金室温ECAP过程。通过借用数值模拟可以清晰地展示整个ECAP过程,然而目前常用的有网格模拟方法处理ECAP损伤演化过程有较大的局限性。因此本文采用光滑粒子动力学法(Smooth Particle Hydrodynamics,SPH)对ECAP损伤演化过程进行模拟研究,主要有以下研究内容:首先,基于SPH法,建立含损伤预测的3D模拟数学模型,应用OpenMP技术编写并行SPH法程序,并应用于镁及镁合金ECAP过程3D数值模拟,采用修正罚函数法处理边界。其次,利用本文所建立的SPH法并行程序分别对室温条件纯镁1mm·s~(-1)与5mm·s~(-1)ECAP过程及室温条件纯镁不同包套材料ECAP过程进行3D模拟,通过将SPH法模拟结果与实验结果进行对比,验证本文所建3D并行SPH法程序的正确性。最后,引入摩擦,对本文已建立的数学模型进行修正。通过滑块沿斜坡向下滑动的模拟算例验证其正确性。分别应用该新模型及有限元DEFPRM-3D对250℃条件下AZ31镁合金5mm·s~(-1)ECAP过程进行3D模拟计算,分析比较不同摩擦系数对变形均匀性的影响。探讨本文所建SPH法并行程序修正模型对ECAP过程中摩擦条件模拟研究的可行性。
【学位单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TG146.22
【部分图文】：

探讨不同摩擦系数对 ECAP 变形均匀性的影响，对有着极大的帮助。展现状原理取超细晶材料应用较普遍的工艺，它的变形结构图如个截面形状一致的通道，并且相互贯通，在相交处呈加载荷，使试样向下运动穿过两相同截面的模具交汇生大变形，增加试样内部晶界区域和位错密度形成的形状大小改变几乎为零。所以经过反复挤压的过应变都能累加，在挤压过程结束后得到相当大的总

将该式右边第一项 f x Wx x h ()(,)d S 上的另一种积分表达式为： fxWxxhdxfxWxxhndSS , ,面域S 上的单位法向量。其中（2.7）式等号右边的如图 2-1 所示若核函数支持域位于求解域的内部时函数 W x x ,h值均为零。如图 2-2 所示若核函数分，则（2.7）式面积分项对于任意 x 都不等于零当重要的一部分。最终通过 SPH 法得到的函数空 f x fx Wx x , hdx

图 2-2 核函数的问题域与支持域交叉示意图s diagram of the problem domain and the supporting dofunction.个求解域是由若干个承载着密度、速度等物理法对上述函数表达式进行离散，即转换为支种形式，如图 2-3 所示：

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本文编号：2817215