tc4合金热扭压成形数值模拟

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1、TC4合金热扭压成形数值模拟摘要众所周知，一般情况下压缩时，由于模具与变形体之间的摩擦作用，很难使变形体实现简单压缩，而是使变形体处于复杂的应力和应变状态中，难于进一步分析，而且变形体在获得大变形之前也很容易破坏，如表面开裂等。但是如果压缩和扭转同时进行，并在选好一定工艺参数条件下，就可以变摩擦阻力为摩擦动力，从而既实现了一定的扭转变形，又实现了简单压缩变形。扭压变形是在变形体高度方向施加压力的同时，通过主动摩擦作用在其横截面上施加一扭矩，促使变形体产生轴向压缩和切向剪切变形的特殊塑性变形工艺。它是复合加载变形方式的一种，成形工艺的实质在于控制接触摩擦力和变形体内部剪切变形

2、强度，从而将变形体与模具间有害的摩擦变成有益的作用，改变了变形体内部的应力应变状态，产生了较大的切应变量，改善了传统压力加工中的一些工艺的不足之处。一方面保证了法向应力的降低，提高非密实件的可焊性能；另一方面可以使材料产生较大的塑性变形，改善材料的内部组织，获得亚微米级甚至纳米级块体材料。本文采用数值模拟和虚拟正交试验结合的方法，对难变形材料TC4合金扭压成形过程进行了深入的研究。运用刚粘塑性有限元方法模拟扭压成形过程，能更加合理地反映不同高径比、温度、挤压速度、摩擦因子、扭转角速度等工艺参数对TC4合金扭压成形过程的影响。通过利用虚拟正交试验分析我们得到不同工艺参数的对变

3、形不均匀参数影响的规律，从主到次依次为：高径比一摩擦因子一挤压速度一扭转角速度一温度。由于对变形体施加了不为零的扭矩，从而导致了剪应力"lrZ0的存在，那么变形体进入塑性状态所需要的轴向应力就小于o。。本文通过模拟和正交分析得到，扭压成形工艺可以降低变形力，使变形更加均匀，从而改善难变形材料的性能和开拓应用，为扭压工艺的推广具有重要意义。关键词：扭压变形数值模拟虚拟正交试验扭矩NumericalSimulationofHeatPressureandTorsionofTC4AlloyAbstractItiSwellknown,intheordinaryconditionofc

4、ompression，becauseoftherubbingeffectbetweenthemoldandthedeformablebody，itisverydifficulttocausethedeformablebodysimplecompression，butCaUSethedeformablebodytobeinthecomplexstressandstraincondition，difficultywithfurtheranalyzes，moreoverthedeformablebodybeforeobtainingthebigdeformationiSalsov

5、eryeasytobedestroyed，likesurfacecrackingandSOon．Butifthecompressionandthetorsionloadtogether，withchoosingreasonabletechnicalparameters，theresistanceoffrictionmaybechangedtothefrictionpower，thusbothcertaintorsionaldeformationhasbeenrealized，andthesimplecompressiondeformationhasalsobeenreali

6、zed．Thedeformationofpressureandtorsioniswhichatorqueisexertedthroughtheinitiativerubbingeffectinitslateralsection，urgingthedeformablebodytohavetheaxialcompressionandthetangentialsheardeformationspecialplasticdeformationcraftwithloadingpressureinthehighlydirectionofthedeformablebody．Itisone

7、kindofcompoundloadingdeformableways,thetechnicalessenceliesincontrollingcontactfrictionforceandthedeformablebodyinteriorshearintensity，thustheharmfulfrictioniSturnedbetweenthedeformablebodyandthemoldtothebeneficiaIfunction．Itchangesthedeformablebodyinternalstr