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《本科毕业论文---十字轴轴套反挤压模具设计与数值模拟.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、1前言1.1国内外研究现状近几年来，冷挤压技术是各行各业得到迅速发展的新工艺之一，也是零件加工的重要手段。与常规模锻工艺相比,冷挤压工艺可以节材30%-50%,节能40%-80%,而且能够提高锻件质量,改善作业环境。二战以后,冷挤压技术在国外工业发达国家的汽车、摩托车、家用电器等行业得到了广泛的发展应用,而新型挤压材料、模具新钢种和大吨位压力机的出现,更拓展了其发展空间。日本80年代自称,其轿车生产中以锻造工艺方法生产的零件,有30%-40%是采用冷锻工艺生产的,近年来生产的新型轿车则每车平均使用
2、42kg的冷锻件。美国等国家的轿车生产中,每车平均使用40kg的冷锻件。随着科技的进步和汽车、摩托车、家用电器等行业对产品技术要求的不断提高,冷锻生产工艺技术已逐渐成为中小锻件精化生产的发展方向[1]。对于大多数的工程技术问题，由于物体的几何形状比较复杂或者问题的某些特征是非线性的，则很少有解析解。这类问题的解决通常有两种途径：一是引入简化假设，将方程和边界条件简化为能够处理的问题，从而得到它的简化状态的解。这种方法只在有限的情况下是可行的，因为过多的简化将可能导致不正确的甚至错误的解。此外，传统
3、的模具设计方法在很大程度上依赖于设计者得经验和技巧，模具设计费时、加工周期长，对设计中产生的问题只能靠试模后的修正，且返工费时花费大。因此，人们在广泛吸收现代数学、力学理论的基础上，借助于现代科学技术的产物—计算机来获得满足工程要求的数值解，这就是数值模拟技术[2]。近年来，随着计算机硬件、软件技术的飞速发展和对材料成型过程物理规律研究的深入，材料成形过程有限元模拟技术取得了很大的进展。Clough教授于1960年发表的著名论文Thefiniteelementmethodinplanestress
4、analysis.中首次提出有限元这一名词。在P.V.Marcal和I.P.King提出弹塑性有限元法后,日本学者Yamada首先将弹塑性有限元法用于筒形件拉深成形的仿真；Hibbit和Hill在有限变形理论基础上采用Lagrange描述建立了大变形弹塑性有限元方程,随后McMeeking采用Euler理论建立了大变形弹塑性有限元方程,完善了大变形弹塑性理论。到20世纪70年代中期,随着有限应变弹塑性有限元列式的突破,计算机技术的飞速发展和有限元理论的成熟,弹塑性有限元数值模拟方法开始进入全新的发
5、展时期[3]。1.2有限元软件的种类及特点有限元分析是对于结构力学分析迅速发展起来的一种现代计算方法。它是50年代首先在连续体力学领域--飞机结构静、动态特性分析中应用的一种有效的数值分析方法，随后很快广泛的应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题。有限元分析软件目前最流行的有：ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC四个比较知名比较大的公司。ANSYS有限元软件是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。因此它可应用于以下工业领域：航空航天、
6、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。ADINA系统是一个单机系统的程序，用于进行固体、结构、流体以及结构相互作用的流体流动的复杂有限元分析。用户无需使用一套有限元程序进行线性动态与静态的结构分析，而用另外的程序进行非线性结构分析，再用其他基于流量的有限元程序进行流体流动分析。此外，ADINA系统还是最主要的、用于结构相互作用的流体流动的完全耦合分析程序（多物理场）。ABAQUS是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复
7、杂的非线性问题。可以模拟典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料。作为通用的模拟工具，ABAQUS除了能解决大量结构（应力/位移）问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题。MSC.MARC是功能齐全的高级非线性有限元软件，具有极强的结构分析能力。可以处理各种线性和非线性结构分析包括：线性/非线性静力分析、模态分析、简谐响应分析、频谱分析、随机振动分析、动力响应分析、自动的静/动力接触、屈曲/失稳、失效和破坏分析等[4-5]
8、。1.3MARC分析技术方案本次数值模拟采用MSC.MARC软件。利用MARC进行有限元分析时，主要经过三个步骤：前处理、加载并求解、后处理[6]。第一步，前处理：是指创建实体模型以及有限元建模。包括创建实体模型，定义单元属性，划分有限元网格，修正模型等几项内容。第二步，加载并求解:在求解前应进行分析数据检查，包括单元类型和选项、材料性质参数、同一的单位；材料类型的设置，质量特性等等。通过这些设置，计算机即可进行处理分析数据，从而得出毛坯及模具的动态特性和静态特性。第三步，后处理：
