管材旋转挤压的有限元分析(2)
1.3选题的目的和意义 6
1.4本课题主要研究内容 6
第二章 管材旋转挤压成形过程的数值模拟 8
2.1有限元数值模拟的介绍 8
2.2有限元软件Deform 8
2.3管材旋转挤压数值模拟模型的建立 9
2.3.1单元类型与网格的划分及重划分设置 10
2.3.2定义材料和定义模具运动方式 10
2.3.3接触条件的设置 10
2.3.4模拟控制的设置 11
2.4管材旋转挤压模拟方案的设计 11
2.4.1不同挤压比的模拟方案 12
2.4.2不同工作带长度的模拟方案 13
2.4.3不同摩擦系数下的模拟方案 14
2.4.4不同角速度下的模拟方案 15
第三章 结果与分析 16
3.1管材旋转挤压变形过程 16
3.2挤压比对管材旋转挤压的影响 17
3.3工作带长度对于管材旋转挤压的影响 19
3.4摩擦系数的影响 21
3.5芯棒角速度的影响 24
结 论 28
致 谢 29
参考文献 30
第一章绪论
1.1课题背景
随着现代工业及航空业的迅速发展，对工程材料的性能要求越来越高，为此，高强度、高耐磨性、轻量化的新型材料成为材料学研究的热点。超细晶材料比常规的粗晶材料具有更高的强度硬度，塑性韧性以及耐腐蚀性好等特点，尤其是纳米材料，因此在金属材料研究领域得到重视。
近年来，利用大塑性变形工艺（SeverePlasticDeformation，简称SPD）生产超细晶材料受到广泛关注，并得到大力发展。大塑性变形技术具有强烈的晶粒细化能力，可以直接将材料的内部组织细化到亚微米乃至纳米级，已被国际材料学界公认为是制备块体纳米（粒大小小于100nm）和超细晶材料（晶粒大小为100nm-1μm）的最有前途的方法[1]。其主要的变形方式是剪切变形，组织细化的主要目的：①充分挖掘材料
的潜能，获得满足军事和日益发展的航空航天等领域对高强高韧材料的需求；②在较高温度下，提高材料的超塑性能力，以提高零件的生产效率和开拓难变形材料如镁合金等的加工制备新途径。在ISI的国际材料科学家排行第七的俄罗斯Ufa航空技术大学RZValiev[2]认为SPD技术应该满足三项条件，其中主要有：①大塑性变形量；②相对低的变形温度；③变形材料内部承受高压。在这一原则的指导下，大塑性变形工艺得到了迅猛发展：等通道转角挤压（EqualChannelAngularPressing，ECAP[3]），高压扭转（High-PressureTorsion，HPT[4]），往复挤压（CyclicExtrusionCompression，CEC[5]），累积叠轧（AccumulativeRoll-Bonding，ARB[6]），多向锻造（Multi-AxisForging，MF），快速凝固粉末冶金（RapidSolidficationPlusExtrusion）等。应用大塑性变形技术，已经成功地制备了纯金属、合金钢、金属间化合物、陶瓷基复合材料、金属基复合材料、半导体等的细晶材料。