基于deform-3d的粉末锻造连杆数值模拟

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1、分类号:TB310710-20108001专业硕士学位论文基于Deform-3D的粉末锻造连杆数值模拟王瑜导师姓名职称张长军教授专业学位类别申请学位类别工程硕士机械工程及领域名称论文提交日期2015年6月4日论文答辩日期2015年6月11日学位授予单位长安大学NumericalSimulationofPowderForgingConnectingRodBasedonDeform-3DADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangYuSupervisor：Prof.ZhangC

2、hangjunChang’anUniversity，Xi’an，China摘要连杆在汽车、摩托车发动机中起着至关重要的作用，随着节能减排、环境保护越来越受重视，汽车、摩托车等都朝着轻量化、绿色节能方向发展，对各种零部件的要求也更加严格。本文选用某型摩托车发动机连杆作为对象，利用DEFORM-3D有限元模拟软件，研究了使用粉末锻造方法对其进行成形的整个过程，揭示了粉末锻造过程中，连杆内部金属流动情况，分析了该过程中锻造连杆坯致密化规律和应力分布规律，深入揭示了粉末锻造连杆的成形机理，并讨论了采用两种可能的新工艺（双向压缩方式和预锻件密度非均匀

3、分布）。模拟结果表明，工艺参数如锻造速度、锻造温度、预锻件初始密度和模具温度等对粉末锻造连杆成形过程有重要影响。随着锻造速度的增加，锻件达到致密化所需时间减少，当锻造速度从1mm/s上升到2mm/s时，密度变化趋于平稳，而当速度上升到3mm/s时，密度变化又出现波动；锻件最大应力随着锻造速度的增大而减小，并且不同部位遵循不同的规律。随着锻造温度的上升，锻件致密化过程加快，且连杆各部位密度变化更加趋于一致；锻件最大应力随锻造温度的上升而增大。随着预断件初始密度的增大，锻件达到致密化的时间缩短，且各部位密度变化更加均匀一致；最大应力不同部位变化

4、规律不同。随着模具温度的升高，对锻件密度的变化影响甚小，但是对锻后锻件的温度有较大影响，当模具温度从200℃上升到400℃时，锻件温度从400℃上升到600℃；最大应力随模具温度的上升而下降，且各部位变化均匀一致。当采用双向压缩方式时，锻件密度上升均匀一致，且最大应力明显降低；当采用不均匀初始密度时，密度同样能达到一致，而最大应力值在各部位也保持一致。关键词：粉末锻造；发动机连杆；DEFORM-3D；数值模拟IAbstractConnectingrodsareofgreatimportanceinthemotorengines.Withth

5、edemandofenvironmentalprotection，energysavingandemissionreduction，themotorswalkthewaydowntolighteningandgreenenergy，requiringmoreefficientworkingparts.Thispaperchosetheconnectingrodofsometypemotorbikeengineastheresearchobject，studiedthewholeformingprocessofpowderforgingusi

6、ngDEFORM-3Dnumericalsimulationtools.Themetalflowfeaturewasrevealed，thedensificationmodelandstressdistributioninthepowderforgedconnectingrodwereinvestigated.Withtheknowledgeofthepowderforgingprocess，twopossibleroutineswerediscussedaswell.Thesimulationresultsshowedthatthepro

7、cessparameters，suchasforgingspeed，forgingtemperature，initialdensityofthepreformanddietemperature，hadsignificanteffectontheformingprocess.Withtheforgingspeedincrease，thetimeforfulldensificationdecreased.Whentheforgingspeedincreasedfrom1mm/sto2mm/s，thedensityincreasedmoresmo

8、othly，whiletheforgingspeedincreasedto3mm/s，thedensityincreasedwithmorefluctuation;meanwhi