等径通道挤压三维有限元模拟及试验方法研究

摘要

本文利用三维有限元模型对等径通道挤压过程进行了模拟,通过对不同摩擦系数情况下一次挤压后试样中等效塑性应变分布的比较发现:沿三个方向的截面上的变形分布均不均匀,这说明二维有限元模型不能真实的模拟等径通道挤压过程中试样中的变形分布.此外,模拟结果还表明:摩擦对等效塑性应变分布及挤压力的影响较大,截面的变形不均匀参数和最大等效塑性应变出现的位置随摩擦系数的增大而变化.文中也采用能够实现两次连续挤压的三维有限元模型模拟了当前ECAP试验中常用的三种不同挤压路线挤压后试样内的变形分布,通过比较两次挤压后试样内等效塑性应变均匀性发现:0°rotation、90°rotation和180°rotation这3种挤压路线中,180°rotation路线模拟所得的试样各截面的等效塑性应变分布最均匀,0°rotation路线挤压后试样的变形均匀性最差.但是如果从多次挤压(4次以上)后试样的变形均匀性角度分析,在相邻两次挤压过程中将试样绕其轴向按照相同的方向旋转90°(对应于人们常说的挤压路线Bc),那么经过N次(N为4的整数倍)挤压后,试样中的变形均匀性最好,因此最容易得到微观结构均匀的超细晶材料.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1等径通道挤压技术产生的背景

1.2 ECAP技术原理

1.2.1挤压模具

1.2.2 ECAP过程中试样变形宏观分析模型

1.2.3 ECAP方法晶粒细化过程的微观解释

1.3材料等径通道挤压后微观结构及性能的变化

1.3.1晶粒细化的结果

1.3.2材料挤压后静态力学性能的改善

1.3.3材料挤压后动态力学性能的改善

1.4等径通道挤压技术的影响因素

1.4.1挤压次数的影响

1.4.2挤压路线的影响

1.4.3挤压温度的影响

1.4.4挤压速度的影响

1.4.5模具几何尺寸的影响

1.5 ECAP工艺在材料科学领域的最新应用

1.5.1钨合金ECAP工艺研究

1.5.2 Ti-Ni形状记忆合金ECAP工艺研究

1.6 ECAP工艺有限元模拟

1.7目前研究工作中存在的问题

1.8本文的主要研究内容及意义

第二章单次等径通道挤压三维有限元模拟

2.1模型建立

2.1.1模型各部分的生成

2.1.2模型装配及加载

2.1.3划分单元

2.2有限元分析结果及讨论

2.2.1 X面等效塑性应变分布

2.2.2 Y面等效应变分布

2.2.3 Z面等效应变分布

2.3挤压力-位移曲线

2.4有限元结果与理论计算和试验的比较

2.4.1与理论计算结果的比较

2.4.2与试验结果的比较

2.5单次挤压三维有限元模拟结论

本章小结

第三章 连续等径通道挤压三维有限元模拟

3.1模型的建立

3.2连续挤压有限元模拟结果

3.2.1 X截面等效塑性应变分布

3.2.2 Y面等效塑性应变分布

3.2.3 Z面等效塑性应变分布

3.3三种挤压路线的综合比较

本章小结

第四章 ECAP工艺的试验研究

4.1初次挤压实验

4.2挤压模具的重新设计及试验

4.3新模具的调试

4.4两次挤压试验的总结

本章小结

第五章总结与展望

5.1研究工作总结

5.1.1有限元模拟工作的总结

5.1.2 ECAP试验工作的总结

5.2下一步工作展望

参考文献

硕士期间发表的论文

致 谢

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