振動(dòng)擺動(dòng)輾壓成形體積效應(yīng)機(jī)理研究及計(jì)算機(jī)模擬.pdf

1、一般認(rèn)為將機(jī)械振動(dòng)引入到金屬的塑性成形加工中,不但可以降低材料變形時(shí)所需的外力,還能大幅度提高產(chǎn)品成形質(zhì)量,這些效果的產(chǎn)生主要緣于體積效應(yīng)的影響。體積效應(yīng)是在加工系統(tǒng)附加振動(dòng)情況下,金屬塑性成形過程中表現(xiàn)出的材料變形抗力降低,變形速率加快的現(xiàn)象。振動(dòng)擺動(dòng)輾壓技術(shù)正是將振動(dòng)技術(shù)引入擺動(dòng)輾壓成形中,具有成形力小、成形效率和成形精度高等特點(diǎn),因而具有潛在的研究價(jià)值及廣闊的應(yīng)用前景。
　　采用理論分析和計(jì)算機(jī)模擬相結(jié)合的方法對振動(dòng)擺動(dòng)輾壓

2、塑性成形過程中的體積效應(yīng)機(jī)理進(jìn)行研究,主要完成了以下工作:
　　(1)將一定頻率和振幅的脈沖振動(dòng)信號施加到金屬塑性成形系統(tǒng)中,采用彈塑性本構(gòu)模型和粘彈塑性本構(gòu)模型,在計(jì)算瞬時(shí)應(yīng)變的大小與屈服極限的基礎(chǔ)上建立判斷準(zhǔn)則,利用MATLAB對振動(dòng)拉伸系統(tǒng)的微分方程進(jìn)行求解,分析結(jié)果表明,在低頻振動(dòng)作用下,金屬從粘彈性變形階段很快進(jìn)入粘塑性變形階段,且內(nèi)部的粘塑性變形應(yīng)力大幅度下降,出現(xiàn)了明顯的體積效應(yīng),即平均應(yīng)力的減小。
　　(2)

3、根據(jù)擺頭與工件的接觸區(qū)域形狀,結(jié)合體積效應(yīng)研究的特點(diǎn),對圓柱體工件進(jìn)行單元離散,并做出了一些合理假設(shè),建立了振動(dòng)擺動(dòng)輾壓的體積效應(yīng)有限元模型。
　　(3)在分析三維粘彈塑性本構(gòu)模型的基礎(chǔ)上,通過分析四節(jié)點(diǎn)四面體單元的剛度矩陣,結(jié)合列維-米塞斯理論和材料在塑性狀態(tài)時(shí)的增量理論,推導(dǎo)出了空間問題的粘彈性剛度矩陣和粘塑性剛度矩陣,為低頻脈沖振動(dòng)擺動(dòng)輾壓成形的體積效應(yīng)機(jī)理分析創(chuàng)造了條件。
　　(4)通過求解振動(dòng)擺動(dòng)輾壓的體積效應(yīng)有限