1420Al-Li合金特深模锻件成形的有限元模拟及偏心问题研究

摘要

1420Al-Li合金锻件是西南铝加工厂生产的一种特深模锻件,在航天航空工业上有十分重要的用途.然而在生产中出现了上下壁厚差严重的现象,使生产效率降低了,成本增加了.该文针对这个问题,首先从理论上分析了挤压时金属流动的情况,然后用有限元软件ANSYS模拟了锻件成形的过程,给出了其网格变形图,等效应力、等效应变、压力分布图和金属流速图,载荷压下量曲线,发现在冲头小头导角处等效应力和等效应变是最大的,是变形最剧烈的地方,金属流动速度和压力也是最大的.再用主应力法推导了计算变形力的公式,并计算出不同摩擦系数时的变形力.然后具体分析了各种因素对锻件偏心的影响,特别是润滑不均和冲头与挤压筒轴线不重合对偏心的影响.并分析了它们产生的原因,然后通过对实测的壁厚的数据的分析,找出其偏心的规律,对其进行了解释.最后提出了几条减小偏心的措施,并成功的应用于生产实践中.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1本课题的提出及研究意义

1.2金属塑性成形理论分析方法概述

1.2.1有限元法简介

1.2.2刚塑性有限元法

1.3国内外刚塑性有限元研究概况

1.4本文的研究内容

2刚塑性有限元法的理论基础

2.1刚塑性材料的基本假设

2.2 Markov变分原理

2.2.1拉格朗日乘子法

2.2.2罚函数法

2.3刚塑性有限元列式

2.3.1离散化

2.3.2拉格朗日乘子法基本求解公式

2.3.3刚度方程的线性化

2.4接触边界条件的处理

2.5非稳态变形的处理

2.6初始速度场的确定

2.7收敛判据

2.8刚塑性有限元的求解步骤

2.9本章小结

3 1420锻件成形有限元模拟及变形力计算

3.1 1420锻件反挤压时金属流动理论分析

3.1.1反挤压时金属的变形区

3.1.2反挤压时金属的流动及坐标网格图

3.2 1420锻件的成形的有限元模拟

3.2.1有限元模型的建立

3.2.2有限元模拟结果

3.3变形力的主应力法计算

3.3.1底部微分方程的建立及求解

3.3.2飞边微分方程建立及求解

3.3.3总变形力的求解

3.3.4有限元法与主应力法计算变形力的比较

3.4本章小结

4 1420模锻件偏心情况分析

4.1润滑不均对偏心的影响

4.1.1润滑不均产生的原因

4.1.2压力差对偏心的影响

4.2挤压筒移动对偏心的影响

4.3冲头与挤压筒轴线不重合对偏心的影响

4.4其他因素的影响

4.5锻件实测数据的验证

4.5.1模锻件的壁厚差与冲头偏心的几何关系

4.5.2锻件壁厚数据的测量与分析

4.5.3冲头倾角的计算与分析

4.5.4锻件的最长和最短的母线的方位和长度差值分析

4.6减小偏心的措施

4.7本章小结

5结论

致谢

参考文献