ECAP模具应力分析及结构优化设计.doc

资料分类:工业大学 上传会员:攻城狮 更新时间:2018-03-05
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摘要:超细晶材料因为具有高强度、高塑性、高扩散系数等诸多优良的物理、化学和力学性能的优点,所以近年来受到越来越多国内外学者重视和研究。随着ECAP工程应用潜力的全面评估以及更多的研究,未来ECAP技术将会广泛地应用在超细晶材料的工业生产当中。

本文以铝合金为研究对象,借助三维金属塑性成形模拟软件DEFORM-3D,对等径角挤压(ECAP)变形过程中摩擦力的作用进行了有限元数值模拟。分析了ECAP过程中材料及模具的载荷,应力,应变和损伤程度的变化规律,研究了摩擦因子对ECAP变形的影响。

挤压过程中根据载荷-位移的曲线可得出载荷的变化规律一般可以分为线性增加、出现峰值后载荷稳定、载荷继续增加并出现最大值、载荷稳定及载荷下降5个阶段。

摩擦系数越大,变形载荷越大;摩擦系数越大,变形所耗的功越多。在摩擦因数的增加下,ECAP过程中的载荷也增加,用的功也增加,但是增加的功大部分用于克服摩擦阻力,而且材料的应力应变反而减小,这就说明摩擦因数增加增大了能耗,但只有小部分用于材料变形,于此同时也加剧了模具的损坏,降低了模具使用寿命。

此外摩擦系数大,材料等效应变增大,而且芯部应变不均匀程度增大。摩擦系数增大,等效应力最大值变化不大。因此在等径角挤压的过程中,应保证挤压凹模内壁表面光洁、使用合适的润滑剂,尽量使模具的摩擦系数减小,以减小摩擦,减小载荷,从而改善晶粒细化及组织的均匀性效果。

关键词 等径角挤压;挤压载荷;摩擦系数;等效应变;等效应力

 

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 引言-1

1.2 ECAP工艺原理-1

1.3 ECAP成形的影响因素-2

1.3.1挤压速度-2

1.3.2挤压温度-2

1.3.3模具角度-2

1.3.4工艺参数对ECAP成形的影响-2

1.3.5 ECAP的数值模拟研究-3

1.4 ECAP工业应用现状及前景-4

1.5 模具的设计要求-4

1.6 本文的主要研究内容及解决的主要问题-5

2 等径角挤压有限元模拟-6

2.1 DEFORM-3D有限元软件介绍-6

2.2  有限元模型的建立和模拟参数的选取-7

2.2.1有限元模型的建立-7

2.2.2模拟参数的选取-7

2.2.3单道次ECAP变形的有限元模拟-8

3.1 ECAP变形中挤压载荷与位移关系曲线-13

3.2 ECAP过程中试样等效应变分布-14

3.3 ECAP过程中等效应力的分布-15

3.4  ECAP过程中试样及模具温度的分布-15

3.3 对等效应变的影响-17

3.4 摩擦对等效应力的影响-19

3.5 摩擦对试样及模具温度分布的影响-22

3.6摩擦因数对最大挤压载荷影响-24

3.7摩擦因数对模具温度影响-24

致谢-29

参考文献-30

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上传会员 攻城狮 对本文的描述:ECAP的工艺原理是:在一定的挤压应力的作用下,在两个成一定角度的等径通道中使一定长度的圆形或者长方形试样挤压通过,使试样的内部受到纯剪切应力作用发生变形,达到使试样晶......
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