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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 |