基于半解析解的拔長與徑向鍛造快速模擬技術.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用價值。本文從金屬熱加工領域中流動應力曲線建模、基于半解析法的拔長快速模擬技術和徑向鍛造快速模擬技術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和方法。
　　提出了一個熱加工過程中金屬流動應力的建模新方法。由于經(jīng)典Sellars-Tegart模型中非線性的函數(shù)在實際

2、應用中較為困難，本文介紹了從試驗數(shù)據(jù)中獲取關鍵應力和應變數(shù)據(jù)的方法，然后根據(jù)蠕變理論中應力、應變速率和溫度之間的內(nèi)在關系，提出了可線性化的新模型來預測不同溫度和應變速率下的關鍵應力和應變，以此確定流動應力曲線本構方程中的參數(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測精度。
　　提出了基于半解析解的拔長快速模擬新技術。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)構型解析法預測模型的基礎上，提出了基于差分法的

3、熱變形溫度場預測模型。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測結果進行對比，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對某坯料的拔長問題進行工藝分析及設計。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測模型。利用坐標映射的方法，構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)半解析法形狀預測模型和差分法溫度預測模型進行驗證分析，發(fā)現(xiàn)半解析法對變形區(qū)的預測比較準確。
　　本文提出的半解析法變形及溫度預測模型，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