基于应用的镁合金型材有限元分析及其成型模具参数设计

摘要

本文围绕天津东义镁制品股份有限公司镁合金产品开发及挤压生产中遇到的问题,以AZ31B镁合金型材为研究对象,并以目前非常成熟的6063铝合金型材在列车行李架上的应用为工程背景,完成了AZ31B镁合金替换6063铝合金的有限元分析及实验验证。在此基础上以均匀分配应力、减轻型材重量、降低加工难度和提高挤压模具寿命为目标,提出行李架结构改进方案。最后,借助金属塑性分析软件,分析在AZ31B镁合金热挤压成型过程中,改变模具结构及尺寸形状后带来的应力场、温度场、应变场及挤压力曲线变化的关系,设计成型模具的合理参数,为镁合金的热挤压工艺过程提供理论指导。全文研究内容及结论概括如下:
　　根据动车行李架使用需求,提出了行李架强度分析计算准则。以天津东义镁制品股份有限公司生产的AZ31B镁合金为研究对象,完成了AZ31B镁合金材料的拉伸、弯曲、压缩及冲击韧性性能测试,为有限元强度分析提供数据支持。
　　在行李架强度分析方面:借助ANSYS有限元软件,按照现有动车行李架结构进行三维实体建模,根据列车行李架实际工况加载载荷和添加约束条件,进行6063铝合金行李架的有限元分析,最终通过该铝合金行李架的试验测试,验证了有限元分析方法的正确性。在此基础上,通过对AZ31B镁合金行李架的有限元强度分析,得到了AZ31B镁合金型材可以应用于动车行李架的结论。
　　在镁合金型材结构设计方面:以均匀化应力分布、减轻型材重量和降低加工难度和提高挤压模具寿命为目标,建立一系列不同截面的行李架前型材结构模型。运用有限元方法,对改进后的结构进行强度分析,得到了AZ31B镁合金型材的更合理的结构形式。
　　在成型模具参数设计方面:以行李架前型材为挤压对象,参照铝合金挤压模具设计的原则,设计镁合金平面分流挤压模具。运用DEFORM金属塑性分析软件,对AZ31B镁合金型材热挤压工艺过程进行分析,得到镁合金挤压工艺参数(挤压速度,挤压温度,挤压比等)与模具应力场、温度场及应变场之间的变化关系,通过改变成型模具设计参数(焊合室高度,焊合角大小,圆角半径及添加阻流块等),得到了最佳挤出成品的挤压方案,改善了模具应力分布,提高了模具使用寿命,为公司修模和实际生产提供了理论指导。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文研究内容

第二章 镁合金型材应用分析及设计准则

2.1引言

2.2镁合金材料应用分析

2.3镁合金型材设计准则概述

2.4镁合金材料力学性能测试

2.5本章小结

第三章 行李架有限元分析及型材结构改进

3.1引言

3.2行李架有限元强度分析

3.3镁合金型材结构改进

3.4本章小结

第四章 镁合金型材成型模具参数设计

4.1引言

4.2镁合金热挤压成形

4.3行李架型材热挤压成形仿真

4.4型材成型模具改进方案

4.5本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

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