等通道彎角擠壓(ECAP)變形機理數(shù)值模擬與實驗研究_圖文

1、山東大學博士學位論文等通道彎角擠壓(ECAP變形機理數(shù)值模擬與實驗研究姓名:徐淑波申請學位級別:博士專業(yè):材料加工工程指導教師:趙國群20061015 第二章ECAP力學機理與剛塑性有限元理論2.5.3.1二維有限元模擬系統(tǒng)113,119-120I對于方形通道ECAP工藝可以簡化為平面應變問題,本文采用CASFORM/PC 進行分析。CASFORM(ComputerAided SimulatiOn for FORMing Processes是山東大學模具工程技術研究中開發(fā)的一套具有自主版權的體積成形有限元分析軟件。該軟件能夠分析各種體積成形工藝,包括鍛造、擠壓、拉拔等,能夠預測缺陷的生成,驗證

2、和優(yōu)化工藝/模具設計方案;既能模擬等溫成形過程,也可以模擬非等溫成形過程;既可進行單工位成形分析,也可進行多工位成形分析113,119-120l。CASFORM是在Windows環(huán)境下,使用Visual C+、OpenGL和Powerstation FORTRAIN等開發(fā)工具開發(fā)而成,很好地實現(xiàn)了圖形化用戶界面和計算結果的可視化。CASFORM軟件主要由前處理模塊、有限元分析模塊、后處理模塊、有限元網格生成模塊和網格再劃分及數(shù)據(jù)傳遞模塊等,以及模擬結果數(shù)據(jù)庫等組成。圖2.5為CASFORM系統(tǒng)結構示意圖,其中圖2-5(a為CASFORM軟件的主界面,圖25(b為系統(tǒng)結構示意圖。用戶通過前處理模

3、塊,可完成有限元分析的建模過程。通過前處理,可方便地輸入各種控制參數(shù)和材料參數(shù),完成模具和工件形狀的定義、有限元網格的劃分、運動的定義、邊界條件的施加等操作。有限元分析模塊是CASFORM的核心模塊。它是基于剛塑性和剛粘塑性有限元的理論編寫而成。后處理模塊以豐富的圖形展現(xiàn)有限元分析的結果。32 (a 第三章方形擠壓件等通道彎角擠壓過程數(shù)值模擬第三章方形擠壓件等通道彎角擠壓過程數(shù)值模擬長期以來,設計或開發(fā)一個工藝基本是以生產經驗為主要依據(jù)。在設計時,不是以金屬在擠壓過程中的真實流動規(guī)律和具體的流動狀態(tài)為基礎,而是依賴經驗數(shù)據(jù)與經驗公式,根據(jù)估計和判斷來進行設計。這種以經驗為主的設計方法存在很大的

4、局限性,缺乏可靠的依據(jù)119,120。ECAP工藝是一種通過劇烈塑性變形達到晶粒細化的新穎方法,在實驗過程中往往因模具設計、模具材料、精密加工以及設備能力等要求,造成時間和費用的極大浪費。近年來,以有限元為代表的數(shù)值模擬方法已廣泛應用于各種金屬成形問題的求解分析中,實現(xiàn)了金屬全成形過程的計算機仿真。本章應用有限元數(shù)值模擬技術研究ECAP工藝,通過研究可獲得擠壓全過程的材料塑性變形行為,包括流動規(guī)德,幾何形狀變化,材料變形的力學行為以及材料內部應力和應變分布等?？蔀镋CAP實用化的模具設計、工藝路線規(guī)劃和設備選擇提供大量有效的信息和必要的技術支持。 Fig.3一l Schematic dia掣'am of