薄壁方锥形件冷挤压变形过程的分析及数值模拟

论文题目: 薄壁方锥形件冷挤压变形过程的分析及数值模拟

论文类型: 硕士论文

论文专业: 机械设计及理论

作者: 佘斌

导师: 胡福泰

关键词: 塑性成形,数值模拟,软件,薄壁方锥形件,冷挤压

文献来源: 北京科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 随着计算机技术的迅速发展和有限元理论研究的不断深入，塑性成形数值模拟技术已成为研究金属塑性成形的最常用的方法之一。它具有功能强、精度高、应用范围广的特点，可广泛地对任意几何形状的变形体进行数值模拟，同时考虑边界条件、接触状态以及其它多种影响因素，使之能够模拟整个挤压成形过程中金属流动情况，获取变形过程中任意时刻的流动信息和力学信息。本文以冷挤压精密成形技术为背景，利用塑性成形数值模拟技术，并借助国际通用非线性有限元分析软件Deform3D对薄壁方锥形零件的冷挤压成形过程进行了数值模拟。本文首先对数值模拟中的一些关键问题进行了技术处理，如接触、摩擦、模具几何信息的描述和动态边界的自动识别等，通过简化和假设建立了分析用模拟模型。在模拟过程中，金属发生了大变形和大应变，过度的大变形造成了单元严重畸变，从而使以此为参考模型的后继增量分析在质量低劣的网格上完成，影响结果精度，甚至导致分析的终止。因而本文利用了Deform3D软件的网格自动重划技术，纠正因过度变形产生的网格畸变，自动重新生成形态良好的网格，提高计算精度，保证后续计算的正常进行。本文随后研究了复合挤压薄壁方锥形零件的成形机理，分析了该零件复合挤压成形过程中典型缺陷产生的原因，例如开裂、“缺肉”、折叠和表面划伤等，并提出了相应的解决方法。文中着重分析了开裂产生原因，材料本身塑性属性、摩擦、模具结构以及表面状况等对产生开裂起着重要的影响，通过反复修改参数模拟，给出了解决开裂问题的措施。本文最后总结了薄壁腔体类零件挤压成形的规律，并就此类零件在成形过程中出现的典型缺陷提出了相应的解决方法。因而，本文可以为此类零件挤压成形中模具设计、工艺参数制定提供理论基础，也对生产实践有一定的指导意义。

论文目录:

摘要

Abstract

引言

1 综述

1．1 课题的实际工程背景

1．2 三种挤压方法的对比

1．3 两类数值模拟方法的对比

1．4 三维刚塑性有限元法在金属精密成形应用上国内外研究现状与发展

1．4．1 研究现状

1．4．2 发展

1．5 研究课题的提出

1．6 课题的主要研究工作和内容

2 薄壁方锥形件冷挤压精密成形过程研究方法

2．1 刚塑性有限元法的基本理论

2．1．1 基本假设

2．1．2 基本方程

2．1．3 变分原理

2．1．4 刚塑性有限元列式

2．2 非线性问题的求解处理

2．3 薄壁方锥形件塑性成形过程数值模拟的关键技术

2．3．1 网格重划分技术

2．3．2 重划分准则

2．3．3 模具几何信息的描述方法

2．3．4 动态边界的自动识别技术

2．4 本文进行有限元模拟的系统平台

3 数值模拟计算模型的建立

3．1 原始数据

3．2 方锥件加工工艺

3．3 若干技术问题的处理

3．4 模型简化及假设

3．5 约束和载荷的处理

3．6 模拟分析模型

4 模拟仿真过程与结果分析

4．1 模拟仿真过程

4．2 仿真结果分析

4．2．1 开裂现象

4．2．2 产生开裂现象的原因分析

4．2．3 解决开裂的措施

4．2．4 其他缺陷及解决措施

结论

参考文献

在学研究成果

致谢

发布时间: 2005-04-05

参考文献

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薄壁方锥形件冷挤压变形过程的分析及数值模拟

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