金属锻压成形过程的数值模拟研究.doc

2IV摘要随着计算机技术的发展以有限元法为代表的数值模拟技术广泛应用于金属塑性成形过程分析基于刚塑性有限元法进行金属塑性成形过程的数值模拟技术取得了较大的成功。在本次模拟过程中使用比较先进的3DDEFOEM5.03金属有限元分析软件对圆柱形棒料锻压过程进行数值模拟对在Pro/ENGINEER中建立的三维模型做热力耦合分析。并利用3DDEFOEM的图表输出功能直观地分析锻压过程中棒料及模具的应力场、应变场及温度场等变量。根据这些分析结果可得到锻压过程的应力、应变及温度各变量变化情况。本次模拟中分别对圆柱形棒料在平砧间锻压和加垫环锻压过程进行了数值分析得到了等效应力、等效应变及温度在不同时间内的分布情况并提取出随时间变化的曲线。通过这些曲线可以研究锻压过程中应力、应变的变化情况这对锻压工艺的确定、加载速度、压下量的确定提供了重要的依据。关键词：锻压；数值模拟；温度；应力；应变AbstractAlongwiththedevelopmentofthecomputertechnologythenumericalsimulationtechnologywasusedwidelyinmetalformingprocessbasedonrigid-plasticFEMthenumericalsimulationtechnologyhadgotgreatsuccess.Inthissimulationtheforgingprocessofcylinderwassimulatedbytheadvanced3Drigid-plasticFEM.ThethreedimensionmodelofthecylinderbuiltinPRO/ENGINEERwasanalyzedthermomechaniccoupled.Andthenthevariableasstressstrainandtemperaturefieldofcylinderanddieintheforgingprocesswasanalyzedbytheexportingfunctiononpictureanddiagramof3Drigid-plasticFEM.Basedontheseresultsthevarietyofthevariableasstressstrainandtemperatureintheforgingprocesscanbeachieved.Inthissimulationnumericalsimulationsontheforgingprocessofcylinderbetweentwoflatandtwounderlayloopweredonerespectively.Distributionsofthevariablesaseffectivestresseffectivestrainandtemperatureatdifferenttimeweregot.Curvesofthesevariableschangingwithtimeweregot.Changesofstressandstraininforgingcanbestudiedbythesecurvesfundamentalsondesigningforgingtechniqueloadingspeedandpressscaleweregot.Keywords:upset;simulation;temperature;stress;strain目录1文献综述11.1研究背景11.2锻造过程数值模拟的发展现状11.2.1有限元软件技术的发展趋势21.2.2有限元软件研究方向21.3本课题研究内容31.4本研究意义32模拟对象及模拟方法52.1模拟对象52.2刚粘塑性有限元法的基本原理72.2.1刚粘塑性材料流动的基本方程72.3在Pre/ENGINEER中建模82.3.1圆柱形棒料的建模82.3.2上下砧的建模92.3.3垫环的设计和建模92.4利用DEFORM5.03模拟锻压过程102.4.1模拟对象的简化102.4.2模拟材料的选取112.4.3不考虑温度场的坯料锻压过程数值模拟122.4.4考虑温度场影响的坯料锻压过程数值模拟132.4.5加垫环的锻压过程数值模拟15