精密塑性成形过程中的数值模拟与物理模拟

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1、上海交通大学硕士学位论文精密塑性成形过程中的数值模拟与物理模拟姓名：林新波申请学位级别：硕士专业：金属塑性加工指导教师：张质良20000101精密塑性成形过程中的数值模拟与物理模拟论文摘要精密塑性成形技术是当今机械制造1一艺的最新发展趋势之一。Al锻技术作为精密塑性成形技术的土要发展方向之一，以其材料在温锻范围内所具有的优越的可加一户隆能，受到各国学者的重视，并且在实际生产中得到越来越广泛地应用。温锻技术自70年代开展以来，在生产上已经有了很大的发展，对材料变形规律也有一定的研究但是目前的研究很不完善

2、，尚没有形成系统的理论，而且研究手段也比较落后，目前对温锻技术的研究主要局限于采用简单实验或依据经验进行简单类比或推理。理论落后于生产成为制约温锻技术进一步发展的瓶颈。有限元数值模拟技术的出现，使得以数值模拟和物理模拟相结合的科学研究方法成为目前研究金属塑性加工的重要手段之一，通过数值模拟，不仅能够实时地描述金属塑性成形过程，而且能预测变形过程可能出现的缺陷，以及实现对工艺参数的优化等等o)Ff-071有限元模拟大多集中在冷、热锻成形方面，对于ytOrtt锻成形，由于多数材料在不同温度F的本构关系和摩

3、擦模型都没有建立系统的描述，因此也无法建立起相应的有限元分析模型。本文的目的在于结合上海汽车荃金课题，借助现有的有限元模拟平台建立起相应材料的温锻有限元模型，然后利用建立的有限元模型对典型的温塑性变形过程金属流动规律进行全面、深入而细致地分析，以期得到温塑性变形的一些规律，以指导子生产。本文的研究内容主要包括基础理论、温锻建模、二维有限元仿真和实验研究四个方面。具体如卜:1.介绍刚塑性、刚粘塑性有限元基本理论，着重对四面体和六面体单元有限元列式进行推导，利用两种单元分别对简单的镬粗和扎制变形过程进行有

4、限元模拟，并对两者有限元数值模拟精度进行简单对比。2.通过热模拟实验测定了08F钢在5500C-850℃范围内的流动应力、应变关系曲线，分析了变形温度、应变速率等因素对材料流动应力的影响;通过回归分析建立起08F钢流变应力数学模型，然后在DEFORM-3D平台上建立起08F钢温锻有限元数值模拟模型。3.利用建立的温锻有限元模型对复杂枝芽类零件的径向温挤压和温锹挤塑性变形过程分别进行三维有限元数值模拟，探讨了变形Al度，挤压速度，摩擦及模具结构等因素对金属流动规律产生的影响，并对温锻温度范围内材料的损伤

5、情况进行评价，此外还对两种成形卜艺客观地进行对比分析，指出了各白的优点与不足。4通过实验对径向挤压和墩挤的温塑性变形过程金属的流动情况进行分析，获取不同变形程度下坐标网格变形图和压力一行程曲线，观察了不同温度下模具的填充情况和零件的变形与损伤情况，然后将实验结果同有限元数值模拟的结果进行对比，肯定了以“数值模拟与物理模拟相结合”的科学研究方法在a锻精密成形技术中的可行性与重要性。5.介绍了相似理论，并对相似理论在金属塑性加「中的可行性与局限性进行了探讨，指出按照相似理论进行数值模拟和物理模拟时，必须综

6、合考虑)L何相似、物理相似以及成形I艺可能对模拟带来的不利影响。，关键词:精密成形温锻数值模拟物理模拟{几海交通人学硕卜学位论文第，贝2000年1月精密塑性成形过程中的数值模拟与物理模拟ABSTRACTPrecisionplasticformingisoneofthelatesttrendsofmodemmechanicalmanufacturingtechnology.Warmforging,whichhasbecomeoneofthemaindevelopmentdirectionofprecis

7、ionplasticformingisbeingpaidmuchatentionbyscholarsathomeandabroadforitsexcellentprocessingabilityatwarmforgingtemperature.Sincethedevelopmentofwarmforgingtechnologyintheearly1970sgreatachievementhasbeenmadeinproduction.Wehavealsogotensomerulesofwarmingf

8、orging,buttheresearchisstillfarfromperfectionandhavenotshapedasystemictheory.Whatismore,theresearchmeansisverybehindhand,localizedindoingsomesimpleexperimentsortomakeasimpleanalogyorillationbasedonexperience.Nowthefactthattheoryi