基于半解析解的拔長與徑向鍛造快速模擬技術(shù).pdf

1、鍛件拔長、徑向鍛造等增量體積成形工藝工序較多，若對整個工藝方案進行有限元數(shù)值模擬計算，則時間成本很高。因此，開發(fā)省時、準確的計算方法具有較大的工程應(yīng)用價值。本文從金屬熱加工領(lǐng)域中流動應(yīng)力曲線建模、基于半解析法的拔長快速模擬技術(shù)和徑向鍛造快速模擬技術(shù)等幾個方面進行了分析和研究，對現(xiàn)有方法進行了改進并提出了新的技術(shù)和方法。
　　提出了一個熱加工過程中金屬流動應(yīng)力的建模新方法。由于經(jīng)典Sellars-Tegart模型中非線性的函數(shù)在實際

2、應(yīng)用中較為困難，本文介紹了從試驗數(shù)據(jù)中獲取關(guān)鍵應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)據(jù)的方法，然后根據(jù)蠕變理論中應(yīng)力、應(yīng)變速率和溫度之間的內(nèi)在關(guān)系，提出了可線性化的新模型來預(yù)測不同溫度和應(yīng)變速率下的關(guān)鍵應(yīng)力和應(yīng)變，以此確定流動應(yīng)力曲線本構(gòu)方程中的參數(shù)。通過兩種金屬材料的高溫壓縮試驗，驗證了新模型具有較好的預(yù)測精度。
　　提出了基于半解析解的拔長快速模擬新技術(shù)。針對拔長有限元模擬耗時長的問題，本文在現(xiàn)有拔長變形區(qū)構(gòu)型解析法預(yù)測模型的基礎(chǔ)上，提出了基于差分法的

3、熱變形溫度場預(yù)測模型。根據(jù)熱變形內(nèi)部傳熱及邊界條件特點，建立了內(nèi)部傳熱離散方程以及變形區(qū)不同位置的邊界條件離散方程，并進行程序開發(fā)，將溫度場程序嵌入到 XFORM軟件中。通過將有限元方法和拔長快速模擬方法預(yù)測結(jié)果進行對比，驗證了新模型的精度及時效性。利用新的拔長快速模擬技術(shù)對某坯料的拔長問題進行工藝分析及設(shè)計。根據(jù)加工工步數(shù)、尺寸精度、溫度等參數(shù)進行評價，得到最優(yōu)工藝方案，可為拔長程序鍛造的工程應(yīng)用提供參考。
　　建立了基于坐標映

4、射的徑向鍛造半解析法模型與溫度場預(yù)測模型。利用坐標映射的方法，構(gòu)建了四砧徑向鍛造過程中變形區(qū)的動可容速度場，并根據(jù)上限法，對速度場中的待定參數(shù)進行了確定。利用有限元法對所提出的變形區(qū)半解析法形狀預(yù)測模型和差分法溫度預(yù)測模型進行驗證分析，發(fā)現(xiàn)半解析法對變形區(qū)的預(yù)測比較準確。
　　本文提出的半解析法變形及溫度預(yù)測模型，計算耗時少，可在短時間內(nèi)計算多次，以此選出更優(yōu)的加工工藝方案，可為拔長、徑向鍛造等增量體積成形工藝的自動化程序鍛造提供