陈志英[1]2004年在《6063铝管挤压成形过程的热力耦合数值模拟》文中研究表明金属塑性成形过程模拟是实现在短周期内，以低成本设计出参数合理的模具，生产出高质量产品的关键技术，它可以实时描述整个金属塑性成形过程，而要成功实现挤压成形工艺的过程模拟，依赖于许多因素：包括本构关系、初始坯料高径比、型材和模具尺寸、摩擦、温度、冲头速度等。其中，本构关系是影响模拟结果准确性的重要因素之一。 压缩试验是用来确定材料流动应力—应变曲线(流动曲线)常用的方法，但即使在润滑条件下，模具和试件界面间的摩擦也会不可避免地导致试件出现鼓肚，从而影响了流动曲线的准确性。由于试件变形终了的尺寸是容易被测量的，根据试件变形终了最大和最小直径定义鼓度θ，本文采用数值模拟和压缩实验相结合的方法，由鼓度θ估算摩擦因子(鼓度法)，然后去除摩擦因素的影响，最终得到AA6063的真实流动曲线和本构方程。 首先，用DEFORM-3D对铝合金AA2017初始高径比H／D为1太原理工大学硕士学位论文和1.5的两圆柱体试件进行墩粗模拟试验，得到相应两组鼓度与摩擦因子、应变、高径比间的关系曲线，并给出回归方程，又对多组材料做模拟试验，发现鼓度与摩擦因子间关系受材料软硬冷热的影响不大，所得关系曲线具有广泛适用性，可作为估算摩擦因子的标定曲线，进而依据鼓度数据来修正流动应力。其次，在Gleeble一1500热模拟机上，对17组AA6063铝合金试件(H/D=l .5)进行了热塑性试验，利用上述H/D=1 .5时的标定曲线估计出该材料圆柱体墩粗试验时接触面上的各组摩擦因子大小，再利用主应力求解公式剔除试验中摩擦的影响，获得应变速率为2.5、4、6.4、10，变形温度为400oC，440’C，4800C，520℃条件下的真实流动应力曲线，分析表明未经修正的应力值比真实应力值最大高出百分之十八，因此对其修正是十分必要的，否则会给后续的模拟研究结果及数据分析带来较大误差。进一步分析表明:不论试验时试件端面是否有润滑，用鼓度推算摩擦因子，二者最终修正后的真实应力一应变曲线非常接近，表明试验中的润滑条件对该方法的影响可以忽略不计;然后给出AA6O63铝合金高温时的粘塑性本构方程模型并回归出方程中的系数，回归曲线与试验数据的相关系数高达0.99。 将上述试验所得本构方程作为有限元模拟时的材料模型，太原理工大学硕士学位论文在DEFORM一3D平台上对AA6O63铝管平面分流组合模热挤压成形工艺进行热力藕合模拟，通过对成形过程应力、应变场和温度场分析，揭示了挤压成形的金属流动规律，对工艺和模具设计具有一定的理论指导意义和实际应用价值。
马玉[2]2015年在《不等长工作带对挤压过程流变及温变行为的影响》文中提出随着高速列车、航天航空、舰船兵器、机械制造工业的快速发展,金属挤压制品向大型化、整体化、尺寸高精度化、断面形状复杂化发展的同时,也给挤压模具的设计带来了较大挑战。挤压模具不等长工作带是平衡挤出型材断面各部位金属流速,获得高表面质量、高尺寸精度制品的关键。大型铝合金实心型材挤压模具不等长工作带结构复杂、尺寸变化大,设计难度大。依靠源于工程类比的传统设计方法,很难对不等长工作带结构尺寸进行合理的设计。以数值模拟方法取代部分实验,已成为研究复杂构件成形过程金属流变控制的最有效手段,采用有限元法对不等长工作带结构尺寸进行模拟分析,获得不等长工作带对金属流变行为、温变行为的影响规律,预测产品成形质量,提高模具设计效率,降低生产成本。为此本文以小断面矩形型材为例,采用数值模拟结合均方差法研究了不等长工作带结构尺寸对型材断面金属流速及温度的影响,获得了不等长工作带长度对金属流速的阻碍规律,建立了工作带长度与金属流速之间的比例关系。研究结果表明,工作带长度L增加1mm,型材断面最大流度降低0.9mm/s。当采用工作带长度L为5~6mm设计时,型材断面SDV值为0.2,金属流速分布均匀,型材外形较好。此时的工作带面积配置比SL/SR取值为1.00~1.05。当L为6mm时型材头部弯曲偏移量取得最小值:0.19mm,0.57mm,此时型材非常接近外形平直的型材轮廓,有效改善了左侧刀弯现象。工作带长度的变化对型材表面的温度分布影响较小,温升仅为2oC,但对应力分布影响较大,应力值改变约50MPa。在此基础上,基于将模具和工作带设为两个独立的几何实体的分体式几何建模,同时在挤压筒内壁、模具表面和变形体之间选用剪切摩擦模型,变形体和工作带表面之间选用库仑摩擦模型,针对企业实际挤压大型铝型材时产生的刀弯缺陷,采用数值模拟方法分析了大型铝合金实心型材挤压过程中,不等长工作带结构尺寸对金属流动行为及成形质量的影响,通过对不同部位工作带结构尺寸优化设计,有效的提高了型材断面金属流动的均匀性,改善了型材表面应力集中现象,获得了挤出型材断面温度场分布规律。研究结果表明,将流速最慢部位工作带长度由5mm减少到2mm,金属流速由2.1mm/s增加到2.3mm/s,将流速最快部位工作带长度由19mm增加到25mm,金属流速由3.9mm/s减少到2.2mm/s,优化后的型材断面最大流速与最小流速之差为0.72mm/s,断面流速分布较均匀,挤出型材较平直;工作带最长部位的型材表面温度最高,工作带最短部位温度最低;无应力集中现象。
参考文献：
[1]. 6063铝管挤压成形过程的热力耦合数值模拟[D]. 陈志英. 太原理工大学. 2004
[2]. 不等长工作带对挤压过程流变及温变行为的影响[D]. 马玉. 内蒙古工业大学. 2015
标签：金属学及金属工艺论文; 数值模拟论文; 6063铝合金论文; 铝管论文; 应力论文;