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大型厚壁筒体成形工艺及有限元模拟

周朝辉

  本文采用有限元数值模拟方法,结合金属高温塑性成形的特点,详细论述了刚粘塑性有限元法的基本理论及处理方法,推导出了基于罚函数法和过应力模型的热力耦合刚粘塑性有限元列式,并建立了求解初始速度场的近似泛函,导出了求解方程。根据上述有限元理论和处理技术,结合工程实际应用,针对厚壁筒形件的热拉深成形,建立了热力耦合刚粘塑性有限元模型,并进行了模拟计算。分析了金属应力、应变、成形载荷、温度场及颈缩缺陷与成形工艺、预制坯尺寸、模具尺寸、冷却条件的关系,提出了消除颈缩缺陷的解决方案,给出了优化的成形工艺并得出了模拟结果。本文在厚壁圆筒件的热拉深工艺及有限元模拟方面作了一些有效的探索,可得出如下结论:(1)一次拉深接近极限拉深系数,筒壁的等效应力超过了抗拉强度,将产生颈缩缺陷。(2)采用温差拉深可有效提高筒壁承载能力,减少颈缩量。(3)利用热交换区域设置边界条件,成功的建立了水冷模型,模拟结果表明,模型的建立是正确的。对类似的有限元建模有很大的指导意义。(4)采用二次拉深的工艺方案,可增大拉深系数,减少坯料变形程度,降低其所受内应力,可望消除颈缩缺陷。(5)凹模圆角半径或相对凹模圆角半径对筒壁壁厚变化影响很大,必须引起重视。……   
[关键词]:有限元法;刚粘塑性;热拉深;颈缩
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:重庆大学2002年