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强力旋压连杆衬套残余应力仿真及试验研究
强力旋压连杆衬套残余应力仿真及试验研究
摘要：
强力旋压作为一种常用的金属成形工艺，广泛应用于制造领域。在强力旋压过程中，连杆衬套的质量和性能对产品的稳定性和寿命有着重要影响。本论文以强力旋压连杆衬套为研究对象，通过数值仿真和试验相结合的方法，研究了衬套的残余应力情况，并探讨了不同工艺参数对衬套残余应力的影响。
1.引言
连杆衬套是连接连杆与曲轴的关键部件之一，承受着较大的载荷和振动。强力旋压作为一种高效的金属成形方法，被广泛应用于衬套的制造中。但是，强力旋压过程中会产生残余应力，对衬套的性能和寿命产生负面影响。因此，研究衬套的残余应力分布情况，对于提高衬套的质量和寿命具有重要意义。
2.理论分析
2.1.强力旋压工艺原理
强力旋压是通过在断面上施加大的力和转矩，使圆形工件产生塑性变形，从而获得所需形状的方法。在强力旋压过程中，工件在压制力和摩擦力的共同作用下，发生材料流动和塑性变形，形成外形和尺寸规定的衬套。
2.2.衬套残余应力产生机理
衬套的制造过程中，由于强力旋压产生的塑性变形和材料流动，会导致衬套内部产生残余应力。这些残余应力来自于以下方面：塑性变形引起的组织改变和内部应力集中，摩擦力引起的表面热变形和冷却速度不均匀，以及施加在工件上的外部力和转矩。
3.数值仿真
为了分析衬套的残余应力分布情况，采用有限元方法进行数值仿真。首先，建立衬套的几何模型和材料参数，并确定仿真的边界条件。然后，通过应用压力和转矩载荷，对衬套进行有限元分析。最后，根据仿真结果，得到衬套的残余应力分布图，并对不同工艺参数下的残余应力进行比较分析。
4.试验研究
为了验证数值仿真结果的准确性，进行了实际的试验研究。首先，制备衬套样品，并确定试验的载荷条件和测量方法。然后，通过在试验台上施加压力和转矩载荷，对衬套进行试验。最后，使用应力测量仪器对衬套的残余应力分布进行测量，并与数值仿真结果进行对比。
5.结果分析
通过数值仿真和试验研究，得到了不同工艺参数下衬套的残余应力分布情况。结果表明，衬套的残余应力主要集中在内部，并且随着压力和转矩的增大而增大。此外，不同工艺参数对衬套残余应力的影响也显著，例如，压力和转矩的大小、材料的选择等。
6.结论
通过本论文的研究，得到了强力旋压连杆衬套的残余应力分布情况，并探讨了不同工艺参数对衬套残余应力的影响。研究结果对于提高衬套的质量和寿命具有指导意义。未来的研究可以进一步优化工艺参数，减少衬套的残余应力，并开展更多的试验验证。
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关键词：强力旋压；连杆衬套；残余应力；数值仿真；试验研究