工業(yè)純鈦室溫ECAP變形有限元模擬研究.pdf

1、等徑彎曲通道變形(Equal Channel Angtdar Processing簡(jiǎn)稱(chēng)ECAP)是一種制各超細(xì)晶材料的有效方法，現(xiàn)已成功開(kāi)發(fā)了多種超細(xì)晶金屬材料。工業(yè)純鈦因其強(qiáng)度較低，應(yīng)用受到限制， 因此采用ECAP技術(shù)制備高強(qiáng)度超細(xì)晶純鈦材并研究相關(guān)的基礎(chǔ)問(wèn)題，對(duì)工業(yè)純鈦材的強(qiáng)化理論研究和實(shí)際應(yīng)用具有重要的意義。有限元法為研究ECAP技術(shù)提供了一條新的途徑，可對(duì)其變形過(guò)程進(jìn)行模擬計(jì)算，分析金屬的流動(dòng)規(guī)律、應(yīng)力應(yīng)變分布，以及變形條件和工

2、藝參數(shù)。
　　 本文利用有限元法對(duì)工業(yè)純鈦室溫ECAP變形進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，并進(jìn)行了部分實(shí)驗(yàn)。研究了模具參數(shù)(內(nèi)圓角半徑徑r，外圓角ψ，通道夾角φ)和工藝參數(shù)(摩擦因子，擠壓速度)對(duì)工業(yè)純鈦室溫ECAP變形的應(yīng)力應(yīng)變的分布影響，以及擠壓載荷豹變化，為ECAP模具的設(shè)計(jì)和實(shí)際試驗(yàn)提供了理論依據(jù)。模擬結(jié)果表明，工業(yè)純鈦室溫ECAP變形坐標(biāo)網(wǎng)格實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果均表明工件由初始正方形網(wǎng)格拉伸為平行四邊形。整個(gè)工件分為工件前段的來(lái)變形區(qū)和

3、小變形區(qū)，工件中部的均勻變形區(qū)，工件尾部的未變形區(qū)；變形過(guò)程中，擠壓力的變化分為直線(xiàn)上升階段、屈服階段、上升階段、穩(wěn)定階段和變形結(jié)束前的下降階段等5個(gè)階段。當(dāng)模具兩通道相交處無(wú)內(nèi)、外圓角時(shí)，工件變形不均勻，最大等效應(yīng)變分布在工件的下表面：當(dāng)I通道夾角φ=90°，外圓角ψ=20°，內(nèi)圓角半徑r為0mm～2mm時(shí)，內(nèi)圓角半徑r=0.5mm時(shí)工件變形較均勻且等效應(yīng)變最大；當(dāng)通道夾角φ＝120°，外圓角ψ為O°～60°時(shí)，ψ=20°時(shí)工件變形最