轴类零件轧制有限元数值模拟-硕士论文.doc

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1、工学硕士学位论文轴类零件轧制有限元数值模拟河北工程大学年月轴类零件轧制有限元数值模拟河北工程大学工学硕士学位论文轴类零件轧制有限元数值模拟作者姓名：指导教师：教授申请学位级别：工学硕士学科专业：机械设计及理论所在单位：机电学院授予学位单位：河北工程大学摘要摘要楔横轧是对轧件进行径向压下、轴向延伸并横向扩展的塑形成形新工艺。经过多年来的发展，己经成为一种广泛的轴类零件的加工方法。但由于楔横轧是复杂的三维成形工艺，变形机理十分复杂，在现有实验条件下很难得到轧件内部应力与应变的准确信息，所以对轧件成形过程中的金属流动规

2、律和变性特征缺乏本质认识。近年来随着计算机技术的发展，采用数值模拟方法研究楔横轧成形逐渐发展起来，本文以数值模拟方法来研究轴类件的楔横轧成形工艺理论、对解决制件加工中出现的问题具有重要的意义。本文主要是以楔横轧理论为基础，利用大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA对楔横轧成形机理进行研究。其研究成果对楔横轧零件成形、提高零件质量、避免轧件内部空心缺陷具有重要的理论意义和实用价值。本文首先回顾了楔横轧技术的发展与应用，以及该领域在国内外的研究现状，接着简要介绍了楔横轧的轧制原理、模具设计的一般原则、弹塑性有限元相

3、关理论。论文的主体部分首先根据楔横轧模具的空间几何关系，确定了模具各个参数之间的参数化表达式，建立了楔横轧模具的参数化实体模型，然后把建立的参数化模型导入ANSYS/LS-DYNA软件中，通过对模具以及轧件单元类型的选取、材料模型的确定、网格的划分、接触的定义、施加约束、初始条件的设定、加载等，构建了楔横轧轧制系统的有限元模型，进行了楔横轧数值模拟，借助于ANSYS/LS-DYNA的通用后处理器，得到了轧件在轧制过程中楔入段、展宽段横截面与纵截面的应力、应变场的分布情况和轧件变形特征，揭示了轧件的变形特征、金属流

4、动规律。最后通过选取轧件内部的四个特征点，利用ANSYS/LS-DYNA软件通用后处理器GeneralPostproc的后处理功能得到轧件内部的四个特征点的应力应变时间历程曲线，得出交变的三向应力和剪应力是轧件发生中心疏松，产生空心缺陷的主要原因。关键词：楔横轧；数值模拟；应力应变；空心缺陷IIIAbstractAbstractCrosswedgerollingisashapingformingnewprocessthatrollingtotheradialdepressed,axialextensionandh

5、orizontalexpansion.Afteryearsofdevelopment,ithasbecomeabroadshaftpartsoftheprocessingmethods.However,crosswedgerollingisacomplexthree-dimensionalformingprocesses,andthedeformationmechanismisverycomplex,itisdifficulttogettheinternalstressandstrainrollingaccura

6、teinformationunderthecurrentexperimentalconditions,soitislackofunderstandingthenatureforthemetalflowpatternsandvariabilitycharacteristicsintherolledformingprocess.Withthedevelopmentofcomputertechnologyinrecentyears,usingnumericalsimulationmethodtostudythecros

7、swedgerollinguphasdevelopedgradually,inthispaper,usingthenumericalsimulationmethodstostudythetheoryoftheshaftofthecrosswedgerollingformingprocessandsolvetheproblemsinmachiningworkpiecehaveagreatsignificance.Thisarticleisbasedonthetheoryofcrosswedgerolling,usi

8、nglarge-scalefiniteelementsoftwareANSYS/LS-DYNAtoresearchtheformingmechanismofcrosswedgerolling.Theresultsoftheirresearchfortheformingpartofthecross-wedgerolling,improvingpartqualityandav