身管精鍛跨尺度塑性有限元仿真及鍛后各向異性研究.pdf

1、身管徑向精鍛是世界上廣泛采用的一種先進(jìn)的身管制造方法。加工過(guò)程中，錘頭的鍛打使金屬材料發(fā)生劇烈的變形。變形引起晶粒發(fā)生擇優(yōu)取向而形成織構(gòu)，織構(gòu)對(duì)身管鍛后性能的各項(xiàng)異性有很大的影響，是研究身管鍛后性能的一個(gè)主要方向。本文以跨尺度有限元方法和多晶體塑性有限元方法為基礎(chǔ)，建立了一種連接細(xì)觀結(jié)構(gòu)和宏觀精鍛工藝的有限元研究方法，并利用模擬所得織構(gòu)來(lái)分析身管材料鍛后彈性模量和屈服強(qiáng)度的各向異性。
　　本文論述了有限元軟件ABAQUS中跨尺度多

2、晶體模型的建立方法。首先，以晶體本構(gòu)關(guān)系和Peirce硬化模型為材料彈塑性理論基礎(chǔ)，利用ABAQUS用戶(hù)自定義子程序(UMAT)建立了材料模型。其次，利用多晶體塑性有限元方法模擬身管材料拉伸試驗(yàn)，并用模擬結(jié)果來(lái)擬合試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變曲線，從而得到有限元材料模型所需材料參數(shù)。再次，結(jié)合線性插值理論和材料內(nèi)部的位移連續(xù)理論，推導(dǎo)了宏觀精鍛模型至跨尺度細(xì)觀模型邊界條件的傳遞公式。最后，基于Vornoi圖形理論，結(jié)合上述方法，利用INP文件和Pyth

3、on腳本軟件建立了跨尺度多晶體塑性有限元模型。
　　基于上述建模方法，建立了身管徑向鍛造宏觀有限元模型和細(xì)觀模型。提交分析后，提取了細(xì)觀模型的晶粒取向信息，并使用Matlab繪制極圖和取向分布函數(shù)圖(ODF)，再通過(guò)ODF圖定性分析織構(gòu)。并與前人的XRD實(shí)驗(yàn)所得極圖和ODF圖做對(duì)比，驗(yàn)證模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　本文還利用分析所得織構(gòu)，研究了鍛后身管材料性能的各向異性;分析了織構(gòu)對(duì)身管材料彈性模量和屈服強(qiáng)度各項(xiàng)異性的影響。并將