基于deform 3d的坯料镦粗的锻造过程数值模拟及优化分析

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1、摘要随着计算机技术的发展，以有限元法为代表的数值模拟技术广泛应用于金属塑性成形过程分析，基于刚塑性有限元法进行金属塑性成形过程的数值模拟技术取得了较大的成功。在本次模拟过程中，使用比较先进的3DDEFOEM5.03金属有限元分析软件对圆柱形棒料镦粗过程进行数值模拟，对在Pro/ENGINEER中建立的三维模型做热力耦合分析。并利用3DDEFOEM的图表输出功能直观地分析镦粗过程中棒料及模具的应力场、应变场及温度场等变量。根据这些分析结果，可得到镦粗过程的应力、应变及温度各变量变化情况。本次模拟中，分别对圆

2、柱形棒料在平砧间镦粗和加垫环镦粗过程进行了数值分析，得到了等效应力、等效应变及温度在不同时间内的分布情况，并提取出随时间变化的曲线。通过这些曲线可以研究镦粗过程中应力、应变的变化情况，这对镦粗工艺的确定、加载速度、压下量的确定提供了重要的依据。关键词：镦粗；数值模拟；温度；应力；应变IVAbstractAlongwiththedevelopmentofthecomputertechnology,thenumericalsimulationtechnologywasusedwidelyinmetalform

3、ingprocess,basedonrigid-plasticFEM,thenumericalsimulationtechnologyhadgotgreatsuccess.Inthissimulation,theforgingprocessofcylinderwassimulatedbytheadvanced3Drigid-plasticFEM.ThethreedimensionmodelofthecylinderbuiltinPRO/ENGINEERwasanalyzedthermomechanicco

4、upled.Andthen,thevariableasstress,strainandtemperaturefieldofcylinderanddieintheforgingprocesswasanalyzedbytheexportingfunctiononpictureanddiagramof3Drigid-plasticFEM.Basedontheseresults,thevarietyofthevariableasstressstrainandtemperatureintheforgingproce

5、sscanbeachieved.Inthissimulation,numericalsimulationsontheforgingprocessofcylinderbetweentwoflatandtwounderlayloopweredonerespectively.Distributionsofthevariablesaseffectivestresseffectivestrainandtemperatureatdifferenttimeweregot.Curvesofthesevariablesch

6、angingwithtimeweregot.Changesofstressandstraininforgingcanbestudiedbythesecurves,fundamentalsondesigningforgingtechnique,loadingspeedandpressscaleweregot.Keywords:upset;simulation;temperature;stress;strainIV目录1文献综述11.1研究背景11.2锻造过程数值模拟的发展现状11.2.1有限元软件技术的发展

7、趋势21.2.2有限元软件研究方向21.3本课题研究内容31.4本研究意义32模拟对象及模拟方法52.1模拟对象52.2刚粘塑性有限元法的基本原理72.2.1刚粘塑性材料流动的基本方程72.3在Pre/ENGINEER中建模82.3.1圆柱形棒料的建模82.3.2上下砧的建模92.3.3垫环的设计和建模92.4利用DEFORM5.03模拟镦粗过程102.4.1模拟对象的简化102.4.2模拟材料的选取112.4.3不考虑温度场的坯料镦粗过程数值模拟122.4.4考虑温度场影响的坯料镦粗过程数值模拟132.

8、4.5加垫环的镦粗过程数值模拟153模拟结果分析183.1不加垫环的坯料镦粗过程数值模拟结果183.1.1不考虑温度场的坯料镦粗过程模拟结果183.1.2考虑温度场影响的镦粗过程模拟结果分析213.2加垫环镦粗过程模拟结果分析274技术经济分析34IV5结论35参考文献36致谢38IV沈阳航空工业学院毕业设计（论文）1文献综述1.1研究背景过去，由于缺乏科学的预测方法，锻压工艺设计和模具设计的主要依据是设计人员在长期工作中积累