厚壁微孔铬锆铜管挤压温度场、应力-应变有限元数值模拟
《基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》

《基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》篇一一、引言随着现代工业的快速发展,铝合金管材因其轻质、高强、耐腐蚀等优点,在汽车、航空、机械制造等领域得到广泛应用。
挤压成形技术是铝合金管材生产过程中的关键环节,其成形质量直接影响到产品的性能和使用寿命。
因此,对铝合金管材挤压成形过程进行数值模拟,不仅可以提高生产效率,还可以优化工艺参数,提高产品质量。
本文将基于有限元法对铝合金管材挤压成形过程进行数值模拟,以期为实际生产提供理论依据。
二、铝合金管材挤压成形原理及特点铝合金管材挤压成形是指将加热后的铝合金坯料通过模具挤压成所需形状和尺寸的管材。
其特点包括:1. 挤压过程中金属流动复杂,需考虑金属的塑性变形、热传导、摩擦等因素;2. 模具设计对产品质量和生产成本具有重要影响;3. 挤压成形过程中需严格控制温度、压力等工艺参数。
三、有限元法在铝合金管材挤压成形中的应用有限元法是一种有效的数值模拟方法,通过将连续体离散成有限个单元,求解各单元的近似解,从而得到整个结构的近似解。
在铝合金管材挤压成形过程中,有限元法可以用于模拟金属的流动、应力分布、温度变化等情况,为实际生产提供指导。
四、铝合金管材挤压成形的数值模拟过程1. 建立几何模型:根据实际生产需求,建立铝合金管材的几何模型;2. 设定材料属性:定义铝合金的材料属性,如密度、弹性模量、屈服强度等;3. 划分网格:将几何模型离散成有限个单元,为后续的数值计算做准备;4. 定义边界条件和载荷:根据实际生产情况,设定模具和坯料的接触条件、摩擦系数等边界条件,以及施加的压力、温度等载荷;5. 求解和后处理:通过有限元软件进行求解,得到金属的流动、应力分布、温度变化等情况,并对结果进行后处理,如绘制云图、曲线等。
五、结果分析与讨论通过对铝合金管材挤压成形的数值模拟,可以得到以下结果:1. 金属流动规律:模拟结果显示,金属在挤压过程中沿着模具流动,并在模具的作用下发生塑性变形;2. 应力分布情况:通过应力云图可以清楚地看到各部分的应力分布情况,为优化模具设计和工艺参数提供依据;3. 温度变化情况:模拟可以反映挤压过程中温度的变化情况,为控制产品质量提供参考;4. 挤压成形质量:通过对比模拟结果和实际生产结果,可以发现模拟结果与实际生产情况基本一致,说明数值模拟可以有效预测铝合金管材的挤压成形质量。
《基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》范文

《基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》篇一一、引言随着现代工业的快速发展,铝合金管材因其优良的物理性能和机械性能,广泛应用于航空、汽车、建筑等多个领域。
铝合金管材的挤压成形技术作为其重要的制造工艺之一,对产品的质量和性能具有重要影响。
因此,研究铝合金管材挤压成形的数值模拟技术,对于提高生产效率、优化工艺参数以及降低成本具有重要意义。
本文将基于有限元法,对铝合金管材挤压成形过程进行数值模拟,旨在为实际生产提供理论依据和指导。
二、有限元法在铝合金管材挤压成形中的应用有限元法是一种有效的数值计算方法,能够模拟复杂物理过程和材料行为。
在铝合金管材挤压成形过程中,有限元法可以模拟金属的流动、应力分布、温度变化等关键因素,为优化工艺参数和产品设计提供有力支持。
首先,通过建立铝合金管材挤压成形的有限元模型,可以实现对金属流动的精确模拟。
模型中应考虑金属的塑性变形、热传导、相变等物理过程,以及材料在不同条件下的力学性能。
此外,还需要对模型进行网格划分、边界条件设定等操作,以保证模拟结果的准确性。
其次,通过对有限元模型进行求解,可以得到挤压过程中各阶段的应力分布和温度变化情况。
这些数据可以帮助我们了解金属的流动规律和挤压过程中的潜在问题,为优化工艺参数提供依据。
三、铝合金管材挤压成形的数值模拟过程铝合金管材挤压成形的数值模拟过程主要包括前处理、求解和后处理三个阶段。
前处理阶段主要是建立有限元模型。
首先需要确定模型的几何尺寸、材料性能等参数。
然后进行网格划分,确保网格的密度和数量能够满足模拟精度的要求。
此外,还需要设定边界条件和初始条件,如挤压速度、温度等。
求解阶段主要是对有限元模型进行求解。
通过使用合适的求解器和方法,对模型进行迭代计算,得到各阶段的应力分布、温度变化等数据。
后处理阶段主要是对求解结果进行分析和处理。
通过绘制应力分布图、温度变化曲线等图表,可以直观地了解金属的流动规律和挤压过程中的潜在问题。
此外,还可以通过分析结果优化工艺参数和产品设计。
AZ31镁合金薄壁管挤压成形过程有限元模拟

AZ31镁合金薄壁管挤压成形过程有限元模拟
李琳琳;张治民;薛勇
【期刊名称】《锻压技术》
【年(卷),期】2006(31)5
【摘要】采用Gleeble-1500热-力学模拟试验机进行等温压缩实验所得AZ31镁合金应力———应变数据,建立材料变形的数学模型,拟合出材料温成形应力———应变曲线。
应用有限元法模拟AZ31镁合金薄壁管的挤压成形,坯料的成形流变性能按其数学模型施加于MSC-Superform的材料库中,其中着重探讨AZ31镁合金挤压成形过程中,温度、速度、润滑以及模具形状等因素对金属流动的影响,为管类零件挤压成形工艺提供科学的依据。
【总页数】4页(P32-35)
【关键词】AZ31镁合金;有限元法;挤压
【作者】李琳琳;张治民;薛勇
【作者单位】中北大学材料科学与工程学院;山西省集成精密成形工程技术研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TG371
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5.帽形6061铝合金薄壁件挤压成形过程有限元模拟 [J], 刘海娟;李萍;薛克敏因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
钢水测氧过程锆管温度场的有限元分析

温度 / ℃
图 2 插 入 钢 水 01S后 氧 化 锆 管 温 度 场 云 图 .
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使 用后 处 理 器 P T 6对 图 1中节 点 B 和 OS 2 结 点 c进行 后 处 理 所 得 节 点 温 度值 随 时 间 变 化
表 2 不 同壁 厚 下 结 点 B和 结 点 C 的 稳 定 温 度 时 间
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5 00 0 .l 7 49 4 7 .8 l 5 0 0 l3 5 2
度 的时 间关 系 曲线 如 图 6所示 。图 6表 明 , 厚 壁 不变、 内径 改变 时 , 两个 不 同节 点处 达到 钢水温 度 的时 间差基 本相 同 ; 氧化锆 管 壁厚不 变 , 内径 增 随
图 3 节 点 B和 节 点 C 的温 度 随 时 间 的变 化
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大, 氧化 锆管 达到稳 定 温度 的 时间也 越长 。
表 3 不 同 内 径 下 结 点 B点 和 结 点 C的 稳 定 温 度 时 间
图4
温度 / 势一 间 曲线 氧 时
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20 0 8年 第 3期
启 自动 时间步 长 , 进行 瞬态 温度 场分 析 , 用通 用 使
后处 理器 P T1 得 到插 入 钢 水 O1S后 氧 化 锆 OS , . 管 的温度 场 云 图 , 图 2所 示 。 由图 2中可见 , 如 插 入 钢 水 0 1 后 , 化 锆 管 内 壁 温 度 均 已 达 到 .S 氧
孔挤压过程中孔边应力应变演化规律的试验与模拟研究_段苗苗_耿小亮_张永久_黄剑贤

孔边初始裂纹的产生,显著提高结构件的疲劳寿 命[1]。刘长珍[2]、杨洪源[3]、欧阳小穗[4]分析了不同 挤压强化方法孔边残余应力的分布。 Farhangdoosta[5] 研究了挤压速度对残余应力的影 响。Karabin[6]和 Gopalakrishna[7]分别研究了开缝衬
56
工
程
力
学 表 1 试验分组 Table 1 Specimen group
The extrusion force and strain around the hole were measured under various interference values and friction coefficients. A 3D finite element model was built and the expansion process was simulated according to the experimental conditions. The results of experiments and simulations reveal the following regularities: 1) the evolution and distribution of stress and strain near the expanded hole; 2) the variation of the extrusion force under different interference values and friction coefficients; 3) the distribution of the tangential stress along the depth of the hole; 4) the origination and evolution of residual compressive stress around the hole. The simulation results are in good agreement with the experiments, which validate the reliability of the simulations. Key words: extrusion force; stress and strain; finite element; hole expansion process; interference value 孔挤压技术原理是将带有一定锥度的挤压棒 强行挤到有一定过盈量的孔中,挤压力通过挤压棒 均匀地传到孔壁上,使孔周围产生残余压应力,当 循环外载荷作用在结构件上时,残余压应力抵消了 一部分拉应力,降低了平均应力水平,从而延缓了
焊接温度场和应力场的数值模拟

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沈阳工业大学硕士学位论文焊接温度场和应力场的数值模拟姓名:王长利申请学位级别:硕士专业:材料加工工程指导教师:董晓强 20050310沈阳工业大学硕士学位论文摘要焊接是一个涉及电弧物理、传热、冶金和力学的复杂过程。
焊接现象包括焊接时的电磁、传热过程、金属的熔化和凝固、冷却时的相变、焊接应力和变形等。
一旦能够实现对各种焊接现象的计算机模拟,我们就可以通过计算机系统来确定焊接各种结构和材料的最佳设计、最佳工艺方法和焊接参数。
本文在总结前人的工作基础上系统地论述了焊接过程的有限元分析理论,并结合数值计算的方法,对焊接过程产生的温度场、应力场进行了实时动态模拟研究,提出了基于ANSYS软件为平台的焊接温度场和应力场的模拟分析方法,并针对平板堆焊问题进行了实例计算,而且计算结果与传统结果和理论值相吻合。
本文研究的主要内容包括:在计算过程中材料性能随温度变化而变化,属于材料非线性问题;选用高斯函数分布的热源模型,利用函数功能实现热源的移动。
建立了焊接瞬态温度分布数学模型,解决了焊接热源移动的数学模拟问题;通过改变单元属性的方法,解决材料的熔化、凝固问题;对焊缝金属的熔化和凝固进行了有效模拟,解决了进行热应力计算收敛困难或不收敛的问题;对焊接过程产生的应力进行了实时动态模拟,利用本文模拟分析方法,可以对焊接过程的热应力及残余应力进行预测。
本文建立了可行的三维焊接温度场、应力场的动态模拟分析方法,为优化焊接结构工艺和焊接规范参数,提供了理论依据和指导。
关键词:焊接,数值模拟,有限元,温度场,应力场沈阳工业大学硕士学位论文SimulationofweldingtemperaturefieldandstressfieldAbstractWeldingisacomplicatedphysicochemica/processwlfiehinvolvesinelectromagnetism,Mattransferring,metalmeltingandfreezing,phase?changeweldingSOstressanddeformationandon,Inordertogethighquafityweldingstmcttlre,thesefactorshavetobecontrolled.Ifcanweldingprocessbesimulatedwithcomputer,thebestdesign,pmceduremethodandoptimumweldingparametercanbeobtained.BasedOilsummingupother’Sexperience,employingnumericalcalculationmethod,thispaperresearchersystemicallydiscussesthefiniteelementanal删systemoftheweldingprocessbyrealizingthe3Ddynamicsimulationofweldingtemperaturefieldandstressfield,thenusestheresearchresulttosimulatetheweldingprocessofboardsurfacingbyFEMsoftANSYS.Atthetheoryresult.sametime.thecalculationresultaccordswithtraditionalanalysisresultandThemaincontentsofthepaperareasfollowing:thecalculationinweldingprocessisamaterialnonlinearprocedurethatthematerialpropertieschangethefunctionofGaussaswiththetemperature;chooseheatsourcemodel.usethefunctioncommandtoapplyloadofmovingheatS012Ie-2.AmathematicmodeloftransientthermalprocessinweldingisestablishedtosimulatethemovingoftheheatsoBrce.Theeffectsofmeshsize,weldingspeed,weldingcurrentandeffectiveradiuselectricarcontemperaturefielda比discussed.Theproblemofthefusionandsolidificationofmaterialhasbeensolvedbythemethodofchangingtheelementmaterial.Theproblemoftheconvergencedifficultyortheun—convergenceduringthecalculatingofthethermalslTessissolved;throughreal-timedynamicsimulationofthestressproducedinweldingprocess,thethermalstressandresidualSll℃SSinweldingcanbepredictedbyusingthesimulativeanalysismethodinthispaper.Inthispaper,afeasibleslIessdyn黜fiesimulationmethodon3Dweldingtemperaturefield,onfieldhadbeenestablished,whichprovidestheoryfoundationandinstructionoptimizingtheweldingtechnologyandparameters.KEYWORD:Welding,NumericalSimulation,Finiteelement,Temperaturefield,Stressfield.2.独创性说明本人郑重声明:所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
基于DEFORM的汽车轮毂轴管热挤压过程的数值模拟

FORGING2008年第2期1前言轮毂轴管(图1)是汽车后桥上一个重要的保安件,要承受各种复杂的交变应力与疲劳载荷[1]。
因此,其工作环境的特殊性决定了其较高的质量要求和挤压工艺参数的精确化。
传统挤压工艺的制定主要是建立在经验基础上,采用试错法不断调整工艺参数和修改模具,不仅研发周期长,而且挤压件的质量难以保证。
随着数值模拟技术的发展,可以采用计算机对金属成形过程进行分析,掌握变形过程中各种场量的变化情况。
并可对变形过程中工件内部缺陷等进行预测,对挤压工艺的制定具有重要的参考价值。
本文利用有限元软件DEFORM对轴管坯料的挤压过程进行了数值模拟。
并对挤压后工件的损伤、应力场、应变场及其分布的原因进行了分析,为制定生产工艺提供了参考[2]。
2建模及模拟条件应用DEFORM软件对汽车轮毂轴管热挤压过程的数值模拟,首先需建立有限元分析模型,如图2所示。
模型初始条件为:①设定上下模为刚性模型,工件为弹性模型;TheNumericalSimulationofLargeCylinderForginginForgingProcessunderHighTemperatureXUFeixia,CUIZhenshan,CHENWen,FUQiang(Dept.ofPlasticityFormingEng.,ShanghaiJiaoTongUniv.,Shanghai200030,China)Abstract:Thistextisbasedonthetraditionalshellforgingtechnologyforlargescalecylinderathightempera-ture.Therelationshipsbetweenanvil'smovementandtherotationofthesustainingcolumninhigh-temperatureforg-ingprocessoflargecylinderforgings,anditsinfluenceonforgingsdimensionhavebeenresearchedbyfiniteelementsimulation.Besides,itraisesamoreaccuratemethodforjudgingforging'sprecisionbycomparingthesimulationre-sultswiththeforgingin3Dsoftware.Keywords:ForgingP Large-scalecylinderP NumericalsimulationP Quality!98!60+10!70!88!152!6519590380625015图1轮毂轴管零件图收稿日期:2008-01-17作者简介:温志高(1967-)男,硕士,高级工程师,从事热挤压工艺技术研究文章编号:1672-0121(2008)02-0058-03基于DEFORM的汽车轮毂轴管热挤压过程的数值模拟温志高(河南英威东风机械有限公司,河南南阳474674)摘要:本文建立了汽车轮毂轴管的有限元分析模型,利用DEFORM软件模拟了工件热挤压过程,并分析了工件的损伤、应力场及应变场的分布情况和原因。
管材开式冷挤压中挤压力的数值模拟

2 工作带宽 b ) 工作带长度 6根据 已经研究表 明工作长度 b , 对挤压 力影响很 小 , 文 中 b=1. m 本 86m 3 和 为挤压前坯料的外半径和 内半径 , d 为挤压后 的 ) 。 D 和
外半 径 和 内半 径 D 2 . 。= 2 4mm,。=I m,o=1 m 为 消 除非 稳 定 d 1m d 5m
化 参数 的 目的。
中图分类号 : G 3 6 9 文献标 志码 : T 7 . A
0 引言
开式冷挤压作为一种具有节能、 节材优势的加工方法如今 已经广泛的应 用在机械加工的各个领域。挤 压成形 力是决 定挤 压成 形工 艺 的一个 关键 数据 。挤压 力受到 凹模 模角 、 滑条 件 、 润 管材 的厚 径 比等诸 多因素 影响, 本文中借用刚塑性有限元软件 Df m 3 e r- D对挤压过程进行模拟 , o 通过选用不同的参数值进行模拟 , 可 以看出各个参数在挤压过程 中对挤压力的影响程度, 为更好 的掌握挤压成形变形规律及合理的选用挤压设 备提供 了理论依据 。
第3 2卷 第 2 期
21 00年 5月
河北理工大学学报 ( 自然科学版 )
Jun l f bi oyeh i nvri ( a rl c neE io ) o ra e ltcncU ies y N t a i c dtn o He P t u Se i
V 1 2 o2 o 3 N . .
第 3 卷 2
模具简化为刚体, 挤压过程中模具不会破坏 , 不考虑模具壁厚的影响 , 同时设坯料材料为塑性体 。 挤压温度为 , 收敛法为牛顿迭代法 , 设凸模速度为 4m / , m ¥干涉深度为单元体边长相对 0 6 . 长时, 网格
自动重划分。 摩擦因子 : 选用剪切摩擦模型 , 摩擦系数分别取 =0 0 , 0 ,.202 。50 80 1 ,.5 .
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Mesh
TABLE 7 Model (B4, C4) > Mesh Object Name Mesh State Solved Defaults Physics Preference Mechanical Relevance 60 Sizing Use Advanced Size Function Off Relevance Center Coarse Element Size Default Initial Size Seed Active Assembly Smoothing Medium Transition Fast Span Angle Center Coarse Minimum Edge Length 1.885e-002 m Inflation Use Automatic Inflation None Inflation Option Smooth Transition Transition Ratio 0.272 Maximum Layers 5 Growth Rate 1.2 Inflation Algorithm Pre
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Units
TABLE 1 Unit System Metric (m, kg, N, s, V, A) Degrees rad/s Celsius Angle Degrees Rotational Velocity rad/s Temperature Celsius
Model (B4, C4)
Geometry
Solid
0.7 m
6.5162e-002 m 0.285 m 0.285 m
3.1441e-002 3.6705e-003 m³ m³ 245.24 kg 28.63 kg 0.14838 m 0.53078 m -7.7983e-018 -1.6478e-017 m m -1.0109e-018 3.0926e-018 m m 3.1942 kg·m² 0.3214 kg·m² 0.17078 kg·m² 0.17078 kg·m² 1160 550
Connections
TABLE 6 Model (B4, C4) > Connections Object Name Connections State Fully Defined Auto Detection Generate Automatic Connection On Refresh Yes Transparency Enabled Yes
0.43615 kg·m² 11.556 kg·m² 0.43615 kg·m² 11.556 kg·m² Statistics 15276 8269 9805 4620 None
Coordinate Systems
TABLE 5 Model (B4, C4) > Coordinate Systems > Coordinate System Object Name Global Coordinate System State Fully Defined Definition Type Cartesian Coordinate System ID 0. Origin Origin X 0. m Origin Y 0. m Origin Z 0. m Directional Vectors X Axis Data [ 1. 0. 0. ] Y Axis Data [ 0. 1. 0. ] Z Axis Data [ 0. 0. 1. ]
Element Control Display Style
Mass 326.71 kg Centroid X 0.21219 m Centroid Y -7.8081e-018 m Centroid Z -4.9863e-019 m Moment of Inertia Ip1 3.6658 kg·m² Moment of Inertia Ip2 17.118 kg·m² Moment of Inertia Ip3 17.118 kg·m² Statistics Nodes 84631 Elements 54509 Mesh Metric None TABLE 4 Model (B4, C4) > Geometry > Part > Parts Needle CrZrCu Die-H13 Meshed Graphics Properties Yes 1 Definition No Flexible Default Coordinate System By Environment Material CrZrCu(C18150) Yes Yes Bounding Box 0.6104 m 0.3 m 5.e-002 m 0.155 m 5.e-002 m 0.155 m Properties H13 5.6396e-004 m³ 4.3989 kg 0.19714 m 5.2101e-019 m 5.7003e-020 m 8.6755e-004 kg·m² 0.15212 kg·m² 0.15212 kg·m² 64074 39534 5.4487e-003 m³ 48.439 kg 0.34831 m -3.4895e-018 m -7.8124e-020 m 0.14939 kg·m² H13
Program Controlled Body Color Bounding Box Length X 0.77016 m Length Y 0.285 m Length Z 0.285 m Properties Volume 4.1124e-002 m³ Mass 326.71 kg Scale Factor Value 1. Statistics Bodies 4 Active Bodies 4 Nodes 84631 Elements 54509 Mesh Metric None Basic Geometry Options Parameters Yes Parameter Key DS Attributes No Named Selections No Material Properties No Advanced Geometry Options Use Associativity Yes Coordinate Systems No Reader Mode Saves Updated No File Use Instances Yes Smart CAD Update No Compare Parts On Update No Attach File Via Temp File Yes Temporary Directory C:\Users\ning\AppData\Local\Temp Analysis Type 3-D Decompose Disjoint Geometry Yes Enclosure and Symmetry Yes Processing TABLE 3 Model (B4, C4) > Geometry > Body Groups Object Name Part State Meshed Graphics Properties Visible Yes Definition Suppressed No Assignment Multiple Materials Coordinate System Default Coordinate System Bounding Box Length X 0.77016 m Length Y 0.285 m Length Z 0.285 m Properties Volume 4.1124e-002 m³
Project
First Saved Wednesday, January 13, 2016 Last Saved Wednesday, January 13, 2016 Product Version 15.0 Release Save Project Before Solution No Save Project After Solution No
厚壁微孔铬锆铜管挤压温度场、应力应变有限元数值模拟 Z.N.Zhang
Contents
Units Model (B4, C4) o Geometry Part Parts o Coordinate Systems o Connections o Mesh Mesh Controls o Steady-State Thermal (B5) Initial Temperature Analysis Settings Loads Solution (B6) Solution Information Temperature o Transient Thermal (C5) Initial Temperature Analysis Settings Loads Solution (C6) Solution Information Result Charts Results Reaction Probe Material Data o H13 o CrZrCu(C18150)
View Advanced Options No Patch Conforming Options Triangle Surface Mesher Program Controlled Patch Independent Options Topology Checking Yes Advanced Shape Checking Standard Mechanical Element Midside Nodes Program Controlled Straight Sided Elements No Number of Retries Default (4) Extra Retries For Assembly Yes Rigid Body Behavior Dimensionally Reduced Mesh Morphing Disabled Defeaturing Pinch Tolerance Please Define Generate Pinch on Refresh No Automatic Mesh Based Defeaturing On Defeaturing Tolerance Default Statistics Nodes 84631 Elements 54509 Mesh Metric None TABLE 8 Model (B4, C4) > Mesh > Mesh Controls Object Name Refinement Body Sizing State Fully Defined Scope Scoping Method Geometry Selection Geometry 2 Faces 1 Body Definition Suppressed No Refinement 1 Type Element Size Element Size 1.2e-002 m Behavior Hard