基于有限元分析的7075铝合金件结构与淬火工艺参数优化

《基于有限元分析的7075铝合金件结构与淬火工艺参数优化》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引言工程硕士学位论文(3)直接输入CAD几何模型及有限元模型，减少用于建模的重复工作和费用。(4)高速度、高质量的自动网格划分极大地简化复杂几何的有限元建模过程。(5)在一个集成的系统内支持范围广泛的求解器，确保在任何特定的情形下都能使用适用的求解器。(6)极高的性价比使您的软件投资得到最好的回报。(7)高度可定制性更进一步提高效率。1．3ABAQUS软件简介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杂的非线性问题。ABAQUS不但可以做单一零件的力学和多物理场的分析，同时还可以完成系统级的分析和研究

2、。由于ABAQUS强大的分析能力和模拟复杂系统的可靠性，它在各国的工业和研究中得到广泛的应用，在大量的高科技产品开发中发挥着巨大的作用【14】【15】[16】[17】。ABAQUS主要具有以下分析功能：(1)静态应力／位移分析包括线性、材料飞线性、结构断裂分析等。(2)动态分析包括频率提取分析、瞬态响应分析、稳态响应分析、随机响应分析等。(3)非线性动态应力／位移分析包括各种随时间变化的大位移分析、接触分析等。(4)粘弹性／粘塑性响应分析粘弹性雠塑性材料结构的响应分析。(5)热传导分析传导、辐射和对流的瞬态或稳态分析。(6)退火成形过程分析对材料退火淬火

3、过程的模拟。(7)质量扩散分析静水压力造成的质量扩散和渗流分析等。(8)准静态分析应用显示积分方法求解静态和冲压等准静态问题。(9)耦合分析热／力耦合、热／电耦合、压／电耦合、流／力耦合、声／力耦合等。⑩海洋工程结构分析模拟海洋工程的特殊载荷，例如流载荷、浮力、惯性力；分析海洋工程的特殊结构，例如锚链、管道、电缆；模拟海洋工程的特殊连接，例如土壤／管柱连接、锚链／海床摩擦、管道／管道相对滑动。QD瞬态温度／位移耦合分析力学和热响应耦合问题。∞疲劳分析根据结构和材料的受载情况统计，进行疲劳寿命预估。㈣水下冲击分析对冲击载荷作用下的水下结构进行分析。Q4)设

4、计灵敏度分析对结构参数进行灵敏度分析，并据此进行结构的优化设计。ABAQUS可以求解以下类型的传热问题【】8】【19】：(1)非耦合传热分析在此类分析中，模型的温度场不受应力应变场或电场的影响，在ABAQUS／standard中可以分析热传导，强制对流、边界辐射等传热问题，其4工程硕士学位论文基于有限元软件的零件优化与分析分析类型可以是瞬态或稳态、(2)顺序耦合热应力分析受应变场的影响。(3)完全耦合热应力分析互作用，需要同时求解。线性或非线性。此类分析中的应力应变场取决于温度场，但温度场不此类分析中的应力应变场和温度场之间有着强烈的相(4)绝热分析在此

5、类分析中，力学变形产生热，而且整个过程的时间极短，不发生热扩散。(5)此外，还有热电耦合分析和空腔辐射。在本文中，采用的传热问题的类型为顺序耦合热应力，需要首先分析出温度场，然后以温度场为条件分析出应力应变场，得到淬火时零件的残余应力。1．47075铝合金件热处理工艺简述7075铝合金件在淬火时效后，金属基体中将析出大量弥散强化相，使合金得到强化，同时铝合金件在淬火过程中也将产生较大的残余应力。具有高强、高韧、低残余应力的铝合金件是现代航空、航天工业用量很大的新型结构材料，残余应力的存在一方面使得零件加工时变形，不利于后续加工；另一方面会影响材料的动态使

6、用性能。因此，有必要对7075铝合金件在机械加工前的淬火工艺进行分析，确定一种生产低残余应力零件的淬火工艺。一般工厂里7075铝合金件生产主要工艺过程如下：厂—I广—————]厂—————]广—————]r————————]I熔炼卜一铸造卜一均匀化卜——一热轧卜一480。C固溶卜一在以上工艺过程中，淬火是引起工件内残余应力的主要环节，所以需要对其谨慎设计与分析，以防淬火过程中较大的残余应力产生局部大变形甚至裂纹。1．5论文主要研究内容本文首先对7075铝合金件淬火工艺做详细设计，并对其进行淬火时温度场和应力场的有限元分析，研究其在淬火时产生的残余应力分布

7、，并通过结构改进和工艺优化减小其残余应力，以保证零件在后续加工过程中的加工性能，减小其失效风险。主要内容包括以下几个方面：(1)对7075铝合金件特性进行详细研究，设计出与之相匹配的一系列淬火工艺，最后通过实验对比得到较优的淬火制度。气1引言工程硕士学位论文(2)通过已有的淬火制度对零件进行淬火分析，得到了零件在淬火过程中的应力云图，分析了其应力水平及分布情况，验证了模型分析的结果，验证了有限元模型建立的准确性。(3)为了减少淬火残余应力大小，对原零件分别进行结构优化和工艺优化，从结果可以看到优化结果是有效可行的，较好的解决了改进前的模型遇到的问题。本文

8、各章节的研究内容之间的关系如图1．2所示：工程硕士学位论文基于有限元软件的零件优