真实接触条件下的圆柱体镦粗力学特性研究

摘要

针对圆柱体镦粗问题的研究，目前的研究成果定量性质多于定性性质，即使是采用有限元数值模拟技术作为分析研究手段，但由于某些成形过程中摩擦模型的不准确性，也无法真正获得具有定量性质的结论。
　　塑性成形工艺分析中最为常用的摩擦条件，是库伦摩擦条件与常摩擦条件，然而大量的研究表明，这两个摩擦条件真实表面与接触特性有一定的差距。
　　本文常用实验与数值模拟相结合的方法，把对于摩擦特性定量描述的，转化为试件接触表面速度的测量，即通过实验测出试件接触表面各点在特点的压下速度条件下的速度值，并将其转化为相应的速度边界条件，利用Deform商业化有限元软件，计算镦粗体内部的应力、应变、位移分布特点及其变化规律。
　　有限元计算结果表明，在高径比大于2.0时，根据变形程度的大小，圆柱体内部可以分为小变形区与均匀变形区，小变形区位于工具与工件接触表面附近。
　　研究发现，高径比较大时，会出现数值较小的径向、切向拉伸应力；高径比较小时，圆柱体中心部位处于三向压缩应力状态，但在其外表面附近会出现不容忽略的切向拉伸应力，且该拉应力随着压下量的增加而增加，这也是大变形量镦粗时锻件外表面出现纵向裂纹的原因。
　　利用本文的这种方法，既可以避开对目前尚不完善的摩擦学的需求，又能够真实地反应镦粗时接触表面的接触状态，获得的变形体内部的力学特性（应力、应变分布及其变化规律）极具真实性。

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第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 镦粗在大型锻件中的地位和作用

1.3 圆柱体镦粗的研究历史及现状

1.4 制约圆柱体镦粗研究水平的瓶颈

1.5 塑性成形摩擦理论的发展现状及困境

1.6 课题研究内容及意义

第2章 真实接触条件下圆柱体镦粗数值分析的力学原理

2.1 引言

2.2 刚塑性有限元法基础理论

2.3 刚塑性有限元的基本方程

2.4 真实接触条件下圆柱体镦粗有限元分析的力学原理

2.5 本章小结

第3章 真实接触条件下圆柱体接触端面节点速度测算

3.1 引言

3.2 实验方案

3.3 试件准备

3.4 实验设备

3.5 试件端面网格划分模式

3.6 测试结果及处理

3.7 本章小结

第4章 真实接触条件下圆柱体镦粗应力应变状态分析

4.1 引言

4.2 DEFORM 软件及其特点

4.3 圆柱体力学性能描述

4.4 圆柱体镦粗的有限元模型描述及边界条件

4.5 数值模拟结果及分析

4.6 本章小结

结论

参考文献

致谢