镁合金电磁成形计算机模拟研究

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1、武汉理]二大学硕士学位论文摘要镁合金具有比强度和比刚度高、电磁屏蔽性能好、减震抗震性能优良、易于机加工成形和易于回收再利用、无环境污染等优良特性，被誉为21世纪的绿色工程材料，在电子、电器、汽车、交通、航空等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。但是，镁合金大多具有密排六方结构，传统上一直被认为是一种难以塑性变形、压力加工成形性能差的金属材料。电磁成形属于高能率成形，在高速成形时，材料的力学性能可以得到很大程度的提高，采用电磁成形工艺进行镁合金板件的成形具有重要的研究意义。因变形镁合金应用前景广阔，各国学者对其变形机理、材料模型、成形工艺、数值模拟开展了广泛的研究。由于镁合金的塑性变形机

2、理还不十分清楚，国内外学者通过拉伸、压缩和扭转等基本实验，进行了镁合金材料加热条件下塑性变形行为的研究，在经典的应力一应变模型的基础上建立起了一系列可以描述材料塑性变形特征和成形性能的材料模型。本文利用有限元分析软件ANSYS，针对平面螺旋线圈下的镁合金板材电磁成形进行模拟研究。对该工艺所涉及的电路、电磁场以及变形过程三个方面分别进行了较为系统的模拟研究。在放电回路的模拟分析中，基于电磁学理论建立了放电过程的微分方程，对电路作了定量的分析；通过对实验参数的模拟，求解出实验过程中线圈上的载荷电流。在平板螺旋线圈电磁场的模拟分析中，利用ANSYS的电磁场分析，计算得出实验过程中电磁场及电磁压力

3、的分布规律；在成形的结构分析中，运用LS—-DYNA模块进行建模，通过设置结构性能参数和本构模型对成形过程进行模拟，得到了成形后的变形结果以及成形过程中镁合金板材的运动状态。最后，本文研究了电磁成形时电容、电压对放电电流、磁感应强度及磁压力的影响规律：在保持其它条件不变的情况下，随着电容量的增加，放电电流值增大，放电周期增长，频率减小；随着电压的增大，电磁成形放电电流显著增加，磁感应强度及磁压力亦随之增加。关键词：电磁成形平板螺旋线圈有限元模拟武汉理j【大学硕士学位论文AbstractDuetoitslightweight，highspecificstrengthandelectronic

4、shielding，greatelectromagneticshieldingproperties，nicedecoupleandquake—proofnature，easytoprocessandRecycle，noenvironmentalpollution，magnesiumalloyishailedasthe21stcenturygreenprojectmaterials，andithasimportantvalueandbroadapplicationprospectsinelectronics，electricalappliances，automobiles，transport

5、ation，aviationandotherfields．However，magnesiumalloyshavepoorformabilityduetothehexagonalclose-packed(HCP)crystalstructure．itisametallicmaterialwhichhasconstantlybeenregardedasdifficulttoplasticdeformandhardtoshapebypressforming．Electromagneticformingishigh-energyandrateforming，themechanicalpropert

6、iesofmaterialscallbegreatimprovedwhenformedatahighspeed．Theuseofelectromagneticformingprocessofmagnesiumalloysheethasimportantsignificance．Becausemagnesiumalloyhasbroadprospectsofapplication，scholarscarriedoutextensiveresearchofthedeformationmechanismofitsscholars，materialmodel，formingprocess，nume

7、ricalsimulation．ThemechanismofplasticdeformationofmagnesiumalloysiSnotveryclearthatscholarsathomeandabroadthroughthetensile，compressionandreversethebasicexperimenttostudytheplasticdeformationbehaviorofmagnesiumal