基于應(yīng)用的鎂合金型材有限元分析及其成型模具參數(shù)設(shè)計(jì)

1、 基于應(yīng)用的鎂合金型材有限元分析 基于應(yīng)用的鎂合金型材有限元分析 及其成型模具參數(shù)設(shè)計(jì) 及其成型模具參數(shù)設(shè)計(jì) Finite Element Analysis on Magnesium Alloy Profile in Application and Parameters Design of the Forming Die 學(xué)科專(zhuān)業(yè)：機(jī)械工程 研 究 生：劉家臻 指導(dǎo)教師：項(xiàng)忠霞 教授 林 彬 教授 天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 二零一二

2、年十二月 I 中文摘要 本文圍繞天津東義鎂制品股份有限公司鎂合金產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及擠壓生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題， 以 AZ31B 鎂合金型材為研究對(duì)象， 并以目前非常成熟的 6063 鋁合金型材在列車(chē)行李架上的應(yīng)用為工程背景， 完成了 AZ31B 鎂合金替換 6063 鋁合金的有限元分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上以均勻分配應(yīng)力、減輕型材重量、降低加工難度和提高擠壓模具壽命為目標(biāo)，提出行李架結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案。最后，借助金屬塑性分析軟件，分析在 AZ31B 鎂合金

3、熱擠壓成型過(guò)程中，改變模具結(jié)構(gòu)及尺寸形狀后帶來(lái)的應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)及擠壓力曲線變化的關(guān)系，設(shè)計(jì)成型模具的合理參數(shù)， 為鎂合金的熱擠壓工藝過(guò)程提供理論指導(dǎo)。 全文研究?jī)?nèi)容及結(jié)論概括如下： 根據(jù)動(dòng)車(chē)行李架使用需求， 提出了行李架強(qiáng)度分析計(jì)算準(zhǔn)則。 以天津東義鎂制品股份有限公司生產(chǎn)的 AZ31B 鎂合金為研究對(duì)象， 完成了 AZ31B 鎂合金材料的拉伸、彎曲、壓縮及沖擊韌性性能測(cè)試，為有限元強(qiáng)度分析提供數(shù)據(jù)支持。 在行李架強(qiáng)度分析方面：借

4、助 ANSYS 有限元軟件，按照現(xiàn)有動(dòng)車(chē)行李架結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維實(shí)體建模， 根據(jù)列車(chē)行李架實(shí)際工況加載載荷和添加約束條件， 進(jìn)行6063 鋁合金行李架的有限元分析，最終通過(guò)該鋁合金行李架的試驗(yàn)測(cè)試，驗(yàn)證了有限元分析方法的正確性。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì) AZ31B 鎂合金行李架的有限元強(qiáng)度分析，得到了 AZ31B 鎂合金型材可以應(yīng)用于動(dòng)車(chē)行李架的結(jié)論。 在鎂合金型材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面： 以均勻化應(yīng)力分布、 減輕型材重量和降低加工難度和提高擠壓模具壽命為目

5、標(biāo)，建立一系列不同截面的行李架前型材結(jié)構(gòu)模型。運(yùn)用有限元方法，對(duì)改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度分析，得到了 AZ31B 鎂合金型材的更合理的結(jié)構(gòu)形式。 在成型模具參數(shù)設(shè)計(jì)方面： 以行李架前型材為擠壓對(duì)象， 參照鋁合金擠壓模具設(shè)計(jì)的原則，設(shè)計(jì)鎂合金平面分流擠壓模具。運(yùn)用 DEFORM 金屬塑性分析軟件，對(duì) AZ31B 鎂合金型材熱擠壓工藝過(guò)程進(jìn)行分析，得到鎂合金擠壓工藝參數(shù)（擠壓速度，擠壓溫度，擠壓比等）與模具應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)及應(yīng)變場(chǎng)之間的變化關(guān)系，