大型轴类锻件锻造工艺过程数值模拟
《P91典型件多向模锻工艺数值模拟研究》范文
《P91典型件多向模锻工艺数值模拟研究》篇一一、引言多向模锻工艺作为一种先进的金属成形技术，近年来在制造业中得到了广泛应用。
P91典型件作为典型的复杂结构件，其制造过程中对多向模锻工艺的要求较高。
因此，本文旨在通过数值模拟的方法，对P91典型件多向模锻工艺进行研究，以期为实际生产提供理论依据和技术支持。
二、P91典型件概述P91典型件是一种具有复杂结构的金属构件，其材料为高温合金钢。
由于其结构的复杂性，传统工艺难以满足其制造要求。
多向模锻工艺具有较高的成形性能和优良的力学性能，因此被广泛应用于P91典型件的制造过程中。
三、多向模锻工艺原理及特点多向模锻工艺是一种通过多次模具变形，使金属材料在多个方向上发生塑性变形的工艺方法。
其特点包括成形性能高、力学性能优良、材料利用率高、生产效率高等。
在P91典型件的制造过程中，多向模锻工艺能够有效地解决传统工艺中存在的问题，提高产品的质量和生产效率。
四、数值模拟方法及模型建立本文采用有限元法进行数值模拟，建立了P91典型件多向模锻工艺的有限元模型。
模型中考虑了材料的非线性、弹塑性、热力耦合等特性，以及模具与材料之间的摩擦、传热等相互作用。
通过输入工艺参数和材料参数，对多向模锻过程进行数值模拟。
五、模拟结果分析模拟结果显示，多向模锻工艺在P91典型件的制造过程中具有较高的成形性能和优良的力学性能。
在模拟过程中，我们观察到了金属材料的流动规律、应力分布、温度变化等情况，并对模拟结果进行了详细的分析。
通过分析，我们发现多向模锻工艺能够有效地改善金属材料的流动性能，提高产品的力学性能和表面质量。
六、工艺参数优化及实验验证基于数值模拟结果，我们对多向模锻工艺的工艺参数进行了优化。
优化后的工艺参数包括模具温度、压力、速度等。
为了验证优化后的工艺参数的有效性，我们进行了实验验证。
实验结果表明，优化后的工艺参数能够显著提高P91典型件的成形性能和力学性能，满足实际生产的需求。
轴类大锻件锻造工艺方法及成形机理研究的开题报告
轴类大锻件锻造工艺方法及成形机理研究的开题报告一、选题背景轴类大锻件是航空、航天、汽车、机械等领域中重要的组成部分。
其主要特点是尺寸大、形状复杂、性能要求高，因此其制造工艺较为复杂。
目前，轴类大锻件的制造工艺主要包括锻造、轧制、挤压等多种工艺方法。
其中，锻造是最常用的方法。
然而，目前国内针对轴类大锻件锻造工艺方法及成形机理的研究仍然不够充分，相关工艺参数的选取和优化还存在诸多问题，因此有必要对其进行深入研究。
二、选题内容本研究拟针对轴类大锻件的锻造工艺方法及成形机理进行研究，主要内容如下：1. 探索轴类大锻件的锻造工艺流程，包括材料选取、预热处理、锻造温度、锻造速度等工艺参数的选取和优化。
2. 对轴类大锻件的成形机理进行研究，探索其内部应力的分布规律及其对成形过程及性能的影响。
3. 通过实验研究，探讨不同工艺参数对轴类大锻件成形质量的影响。
4. 借助有限元分析等数值模拟方法，对轴类大锻件的成形过程进行模拟和分析，为进一步优化工艺提供参考。
三、研究意义轴类大锻件具有重要的应用价值和经济价值，其制造工艺的优化和改进有着重要的意义。
本研究将有助于：1. 深入探索轴类大锻件的锻造工艺流程，优化其工艺参数，提高锻造效率和质量。
2. 对轴类大锻件的成形机理进行研究，掌握其内部应力分布规律及其对锻造质量和性能的影响，减少质量问题。
3. 通过实验和模拟方法，提高对轴类大锻件的理解和认识，为其制造提供有效的技术支持。
四、研究方法本研究采用实验和数值模拟相结合的研究方法。
实验研究方法包括材料性能测试、工艺参数优化、质量评估等；数值模拟研究方法包括有限元分析等。
五、预期成果1. 完成轴类大锻件的锻造工艺流程研究，确定不同工艺参数对成形质量和性能的影响。
2. 探究轴类大锻件成形机理，深入了解其内部应力分布规律及其对成形质量和性能的影响，为优化工艺提供参考。
3. 建立轴类大锻件的数值模拟模型，通过数值模拟探索其成形过程及其影响因素。
基于TR35Z装置研究和数值模拟的6G32曲轴锻件工艺设计与优化
Ｔ ３Ｚ装置的结构 比较合理 ， Ｒ５ 能够得到大得
多的水平镦粗力 。 Ｒ ５ Ｔ ３Ｚ装置通过设置肘杆
动规律的数 学表达式 ，为 ６ ３ Ｇ ２曲轴锻件镦锻成形的数值模拟仿真提供 重要的边界
条件 。依据数值模拟分析结果 ，优化 ６ ３ Ｇ ２曲轴锻件 工艺参数和工装结构尺寸并进 行生产验证 ，成功掌握 了Ｔ Ｒ镦锻工艺并批量生产 出了合格的 ６ ３ Ｇ ２曲轴锻件。
关键 词 ：Ｔ ５ Ｒ３ Ｚ装 置 数值 模 拟仿 真 工 艺设 计 与优化
为此 ， 广柴厂迫切希望国内厂家能够提供模
锻曲轴以加快 Ｇ ２型柴油机 的市场投放速 ３
度和价格竞争力。 恰恰在此时 ， 公司斥巨资
从波兰技术引进的 Ｔ ３Ｚ装 置由于波方不 Ｒ５ 能完成 全部技术要求无 法终验 收正处 于停 产 状 态 。公 司 经 过科 学 决 策 决 定 承 接 Ｇ３ ２ 型柴油机曲轴锻件的开发 ， 一方面实现国内 最大 Ｃ Ｆ（ ｏ ｔ ｕｕ ｇａａ ｌ ｗ）曲轴 Ｇ ｃｎ ｎ ｏ ｓ ｒｈ ｏ ｉ ｆ 锻件零 的突破并借此与广柴厂建立 深层次
工艺 ，对材料的塑性流动规律 、 模具与工件
之间的摩擦条件 、 预锻坯料形状对曲柄臂成 形的影响等缺乏足够深入的认识。 ３ ６ ３ ． Ｇ ２曲轴锻件的工艺设计思路 ２
传统的曲轴锻件工艺设计思路是 ： 工程
授发 明，目前在全世界得到普遍采用 。Ｔ Ｒ 镦锻工艺与我们所熟悉 的 Ｒ Ｒ镦锻工艺原理 是相同的 ，也是单拐依次镦锻成形 ，Ｔ 镦 Ｒ
钢锭铸锻一体化开坯工艺数值模拟
钢锭铸锻一体化开坯工艺数值模拟I. 研究背景和意义A. 钢锭铸锻一体化开坯工艺的概述B. 数值模拟在钢锭铸锻一体化开坯工艺中的应用C. 研究目的和意义II. 数值模拟方法A. 数值模拟软件的选择B. 模型的建立C. 材料的本构模型选择和参数确定D. 模拟边界条件的确定III. 数值模拟结果及分析A. 不同加热速率对开坯质量的影响B. 不同压制力对开坯质量的影响C. 不同温度梯度对开坯质量的影响IV. 实验验证及结果比较A. 实验研究的设计方案B. 实验结果的获取及分析C. 数值模拟结果与实验结果的比较与验证V. 结论及展望A. 研究结论总结B. 工程应用展望C. 存在问题及今后研究方向的展望一、研究背景和意义钢铁行业作为国民经济重要的基础产业之一，为了满足国家经济发展需要，钢材的需求量也不断增加。
随着科技的不断进步和人们对产品质量的不断要求，钢铁行业在生产技术上也得到了大幅度的提升。
钢锭铸锻一体化是近年来钢铁行业发展的一项重要技术创新。
这种新技术的出现，将极大地提高钢铁生产过程中的效率和产品质量，并改变传统生产中的一些缺陷和不足。
钢锭铸锻一体化是制造高品质大型钢锭的一种新工艺。
其基本原理是在铸造过程中，通过对铸锭坯进行快速加热，使其达到能够消除锻造应力和综合性能提高的高温状态，然后通过锻造采用加热锻造一次完成，最终得到高品质的钢锭。
这种工艺通过整合铸造和锻造两种工艺流程，大幅度降低生产成本，提高生产效率，并实现了钢锭精铸和快速制造的目标。
在短时间内，钢锭铸锻一体化开坯工艺得到了广泛应用，并逐渐成为趋势。
由于钢锭铸锻一体化工艺正在不断趋于完善，对其工艺流程的探索和优化仍然有待进一步研究。
本文的研究工作就是针对钢锭铸锻一体化开坯工艺的数值模拟，通过建立可靠的数值模型，对不同参数条件下的流程进行模拟分析，以期实现对工艺的优化和改进，通过改变加热速率、压制力以及温度梯度等参数条件，进一步提高钢锭铸锻一体化工艺的制造效率和产品质量。
带轮铸造工艺设计及数值模拟
带轮铸造工艺设计及数值模拟绪论滚动轴承的铸造制造，是铸件行业中最重要的一个环节，而铸造轮是滚动轴承的一个重要组成部分。
铸造轮的工艺设计是影响滚动轴承的质量的关键，在铸造过程中，为了获得高质量的滚动轴承，必须保证铸造轮的正确设计和制造。
针对铸造轮和滚动轴承铸造工艺要求，采用数字模拟技术对铸件的变形和性能进行仿真计算，形成合理、全面、明确的结构变形规律，保证其铸造质量符合要求。
1 工艺及数值模拟研究1.1 工艺研究滚动轴承铸造轮是滚动轴承铸造工艺的一个关键环节。
根据受力状况，将铸件分成五部分：轮缘（榫头处）、辐射叶、花键，其中轴为受压的极压部分，轮缘的榫头处有一个T型榫，辐射叶有护壳加固，螺旋形花键，以及连接螺栓等。
在此基础上，综合考虑不同的铸件结构、材质的规格及其表面条件，设计出合理的工艺工艺参数，并结合技术要求制定铸造车间的安全防护措施，确保铸件符合质量标准。
1.2 数值模拟研究滚动轴承铸造轮的数值模拟研究主要采用Abaqus软件，模拟了铸件的一般变形规律，通过构建三维有限元模型，模拟该铸件的变形特点，以及各种铸造介质的高温流动、散热和冷却过程，计算及分析了铸件在溶铸介质中轨道、横向和横型等变形参数，对铸件的变形做出有效的解释，确定可行的铸造工艺参数，制定出滚动轴承铸造轮铸造工艺。
2 结论针对滚动轴承铸造轮的铸造工艺要求，采用数字模拟技术进行研究，将变形特性、流动特性、散热特性等多种因素综合起来分析，科学的控制铸件的变形工艺参数，获得较高的铸件质量。
结合实际工艺，将研究成果使用在理论研究领域，为后续的有限元模拟及实践改善提供一定的科学依据。
曲轴模锻成形过程数值模拟
Ｆ ｇ ｒ Ｔ ｅ ｇ ｏ ｔ ｆｃ ａ ｋ ｈ ｔｆｒ ｉ ｇ ｉｕ ｅ １ ｈ ｅ ｍｅｒ ｏ ｒ ｎ ｓ ａ ｏ ｇ ｎ ｓ ｙ ｆ
通过 对该 曲轴形 状 、 结构 和工 艺参数 的分 析 ， 提 出并 制定 了曲轴 锻 造 成 形 工 艺 ， 即下 料 一 加 热
本文以 Ｄ Ｆ Ｒ Ｅ Ｏ Ｍ软 件 为工具 ， 曲轴 模 锻成 对 形过 程 中 的弯 曲 、 预锻 、 锻工 步进 行 了全程 的数 终 值模 拟 研究分 析 ｊ 。
２ 弯 曲工步成 形 过程有 限元 模拟
表面粗糙度 、 热处理和表面强化 、 动平衡等要求都 十分 严格 Ｊ 图 １ 。 为本 文 研究 的平 面 四拐 小 曲轴
维普资讯
《 型铸锻件》 大
ＨＥＡＶＹ ＣＡＳ ＮＧ ＴＩ ＡＮＤ ＦＯＲＧＩ ＮＧ
Ｎｏ ５ ． Ｓ ｐｅ ｅ ０ ｅ ｔ ｍｂ ｒ２ ０７
７ 、 ＞
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８ 试验研究
卜ｃ ＜ｑ ｃｃ 盘 ．＿ 、 ｃ ≥ ＜
曲轴模锻 成 形 过程数 值 模拟
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅ ｆ ｒ ｉｇ ｆｒ ｔ ｎ ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ｍａｌｃ ａ ｋ ｈ ｆ ｗ ｔ ｏ ｒｂ ｎ ｉ ｇ ｏ ａ ａ ｅ ｎ ｒ ｐ ｅ ｅ ｔｄ ａ ｄ ｓ ｒ ｃ ： ｈ ｏ ｇｎ ｏ ｍａｉ ｒｃ ｓ ｆｓ ｌ ｒ ｎ ｓ ａｔ ｉ ｆ ｕ — ｅ ｄ ｎ ｎ ｆ ｔｈ ｓ ｂ ｅ ｅ ｒ ｓ ｎ ｅ ｎ ｏ ｈ ｌ
Ｔ ｅ Ｎｕ ｒｃ ｌＳ ｍｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｈ ｍｅ ｉ ａ ｉ ｌ ｔｏ ｆ
Ｄｉ ｏ ｇｎ ｏ ｍａｉｎ Ｃｏ ｒｅ ｆｒＣｒｎ ｓ ａｔ ｅ Ｆ ｒ ｉｇ Ｆ ｒ ｔｏ ｕ ｓ ｏ ａ ｋ ｈ ｆ
大型带法兰封头整锻成形工艺数值模拟
摘要 ： 用刚塑性有限元法对大型带法兰封头整锻成形 工艺进行模 拟 ， 采 确定 了合理 的锻造 工艺 ， 并分析 了 展压变形 中的封头壁厚和展起高度变化规律 。模拟结果 表明 ， 此工艺能 够成形 出所需 尺寸封 头 ， 艺可行 ， 工 可
操作性 强 ， 对实 际生产该封 头有 重要的理论指导意义 。
而且形状也越来越复杂 ， 大型带法兰封头就是其
中典型 一例 。这 种大 型带 法 兰封头 外径 达 ５ｍ 以 上 ， 厚 为 ０４ｍ， 壁 ． 并且 带 有 高厚 法 兰 ， 整 锻 成 其 形 对大 型锻 造装 备及 工艺 都提 出更 高 的要求 。大 型厚壁 整体 封头 具 有 技 术 条 件 要求 高 、 造 工 艺 制 难 度大 、 序 复 杂 及 生 产 周 期 长 的 特 点 ］与 薄 工 ２， 壁 封头 压制过 程 不 同 ， 壁 封 头 主 要 考虑 压 制 中 薄
产 生鼓 包 、 皱 、 裂 等 缺 陷 Ｊ 而 厚 薄封 头压 制 褶 拉 ， 时主要 考 虑 壁 厚 变 化 和 一 些 复 杂 部 位 的 成 形 问
在现 有 １０ ＭＮ压 机 的锻 造 能 力 范 围 内 ， ０ 制
定合理 的工艺， 锻造 出带法兰封头。要求成形件 壁厚 均匀 、 理 ， 艺 流 程 短 ， 操 作性 强 。坯 料 合 工 可 为一 带 钳 把 的 圆 柱 体 如 图 １ 示 ， 端 尺 寸 为 ａ所 大
兰封 头整 锻成 形 工 艺 进行 评 价 ， 分析 锻 造 过 程 并
中壁 厚和 高度 等 主 要 形状 控 制 参 数 的变 化 规 律 ， 提 出合理 的锻 造工 艺方 案 ， 以指 导实 际生产 。
１ 工艺 说 明
头是压 力容 器 的主要 承压 部件 ， 仅其 尺寸 超大 ， 不
汽车前轴制坯辊锻工艺分析与三维数值模拟
２有限元模型的建立
辊锻成形技术是轧钢与锻造两种变形 方式交叉融合 而产生
具有鲜 明的特点 ， 它将轧钢常用 的定常孔型改变成沿 效、 精密、 清洁成形技术 ， 是先进制造技术的重要组成部分 是锻 的新技术 ， ， 使成形范围大大扩展 ， 也使变形 造行业应用最广的回转塑性加工技术 。 但要开发一种复杂零件的 轧辊周 向不断变化的辊锻型槽 ， 状 态 复杂 化 。 为 了更好 地 把握 辊 锻 变形 的特 点 和规 律 ， 到辊 锻 得 辊锻成形工艺 ， 仍需相当长的设计与调试周期 。这是 由于对成形 完成辊锻变形的三维模拟 ， 取整个 工件为 规律的认识仍处于经验阶段 ， 已有的轧制方面的研究成果只能提 成形过程的真实描述 ， 如图 １ 所示 ， 某型号前轴终成形辊锻件图。 供 方 向性 指导 ， 法提 供 较精 确 的计 算 方法 与 计算 结 果 。 复杂 轮 研究对象 ， 无
３１坯料 的变 形 过程 ．
度 场 。从 图 ４温 度 场 分带 情况 可 以得 出 以下 结 论 ： 轴 在 辊 锻 过 前 利用 Ｄ Ｆ Ｒ 一 Ｄ模 拟 软 件 ，对 汽 车 前 轴 精 制 坯 辊 锻 成 形 程 中 ， ＥＯ Ｍ３ 工件纵向和横 向的温度分布都是不均匀的 ， 辊锻过程中变 过程进行 了三维热力耦合有 限元模拟计算 ， 如图 ２ 示 ， 所 坯料第 形 复 杂 的部 位 温度 较 高 ， 高达 到 １４ ￣ ， 原 始 温 度 １０ ￣升 最 ２ ０Ｃ 较 ２０Ｃ
截面左右形状对称 ， 上下起伏变化较大 ， 因此成形工艺模拟
轧 ５ 流动规律、 成形机理、 内部应力应变场及流动速度场等， 可望得到 必须 按 三维 有 限元 问题进 行 。 件 材料 ４ ＃钢材 料 的 流动应 力 是 应变 和 应变 速率 的函 数 。 即 较满意的解决 。文献口中应用模 拟技术 ， ， 研究了管材斜轧中前张 轧 制温 度 、
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南京理工大学毕业设计说明书(论文)作者: 陈杰学号：0916150209学院(系):材料科学与工程学院专业: 材料成型及控制工程题目: 大型轴类锻件锻造工艺过程数值模拟黄俊讲师指导者：(姓名) (专业技术职务)评阅者：(姓名) (专业技术职务)2021 年 6 月目次1 绪论 (1)1.1 选题背景及意义 (1)1.2 国内外研究概况 (1)有限元软件DEFORM-3D简介 (2)1.4本课题研究内容 (3)2 大型锻件多工步锻造过程模拟总体方案 (4)热力耦合刚粘塑性有限元理论根底 (4)2.2 大型锻件多工步锻造过程在DEFORM软件中的实现 (4)3大型风电主轴锻件的数值模拟研究 (7)大型轴类锻件倒棱滚圆过程的数值模拟 (7)大型轴类锻件镦粗与拔长的数值模拟 (13)大型轴类锻件号印分料与切除过程的数值模拟 (17)大型轴类锻件模锻过程的数值模拟 (20)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)1 绪论选题背景及意义大型锻件生产的主要特点是：体重形大，质量要求严格，工艺过程复杂，生产费用高，生产周期长。
其完整的生产流程为：冶炼→铸锭→锻造→粗加工→热处理→精加工。
显然大锻件的质量是炼钢、锻造和热处理等专业综合技术水平的标志，其中锻造环节起着非常重要的作用。
大型锻件锻造的任务，不仅是为了得到一定形状和尺寸的锻件，更重要的是通过锻造破碎钢锭的铸态组织，消除钢锭内部的疏松、裂纹、气孔等缺陷，改善第二相化合物及非金属夹杂物在钢中的分布，以提高锻件性能。
可见，锻造是大型锻件生产的重要工序之一，锻造工艺的好坏以及锻造水平的上下往往会对最终成形产品的质量产生很大的影响，甚至可能造成锻件报废的后果。
然而，目前我国大型锻件锻造工艺过程的制定主要依据人为经验，缺乏对锻造具体工艺规律与实质的认识。
因此，要提高大型锻件的生产水平，就必须从具体的锻造过程入手，研究每一步锻造工艺及其参数对大锻件成形质量的影响，真正了解大锻件锻造的目的与实质，从而制定出有效且可行的锻造工艺[1-3]。
风电装备中采用的大型轴类锻件重数十吨，前期投入大，一旦报废，损失巨大，对锻造工艺设计的合理性提出了更高的要求，针对大型风电主轴锻件制造过程，采用三维有限元方法进行温度场及应力场数值模拟与仿真，分析锻件成形过程中温度及应力应变的分布与变化规律，从而研究锻造温度、加热时间、锻压力等工艺参数与锻件质量的关系，得出工艺参数对锻件质量的影响规律。
国内外研究概况大型锻件的锻造变形是复杂的大塑性变形，运用经典的金属塑性成形理论很难求出精确解，对内部应力、应变场的分析更是无能为力。
因此，物理模拟和数值模拟便成为了求解锻造过程中应力应变场以及分析金属流动规律的有效方法。
90 年代前，塑性泥法[4-5]、密珊云纹法[6-7]等物理模拟方法得到了广泛的应用，为人们最初认识拔长和评价拔长方法提供了帮助。
然而，由于大型锻件的尺寸过大，物理模拟方法只能采用按比例缩小的近似模型，这样的近似使得模拟结果产生较大的误差，限制了其应用范围。
近二十年来，随着计算机软硬件水平和数值分析方法理论的不断开展，有限元模拟技术在金属加工领域得到了大量的应用，目前已经成为人们研究拔长技术和理论、优化并标准拔长工艺的最有效工具。
大型轴类锻件的锻造过程包括拔长、倒棱、滚圆等根本工序。
其中拔长是改善锻件性能的主要工序，目前国内外学者针对不同的拔长工艺和特点，已经运用数值模拟技术进行了许多研究[8-12]。
倒棱和滚圆是大型轴类锻件的最后成形工序，对锻件最终的尺寸精度和成形质量同样有着很大影响。
但一直以来，有关倒棱和滚圆的深入研究还很少：燕山大学的王雷刚选取大型锻件横截面建立二维模型，并运用ANSYS软件模拟平砧倒棱，研究了锻件在倒棱过程中的应力应变分布[13]；Choi S K等人针对不同的进给量和翻转角度，运用Deform软件模拟了锻件的滚圆过程[14]。
然而这些研究并未分析型砧形状对锻造成形精度的影响，也没有考虑倒棱与滚圆两道工序之间的相互作用。
上海交通大学付强，崔振山等人通过编写Fortran程序，反复调用Deform软件的前处理模块，实现了包括一次进给屡次翻转的倒棱滚圆过程的自动模拟。
然后根据模拟结果，分析并比拟了不同型砧下锻造工艺路线的拔长效果，以及在给定坯料初始尺寸的情况下成形锻件的尺寸大小、精度和内部应力应变状态[15]。
是否来自同一篇文献？上海交通大学付强对圆截面坯料拔长至矩形截面的工艺过程进行数值模拟分析，该工艺过程是大型轴类锻件完整拔长工艺的第一步，为后续矩形截面锻件的拔长做好锻件形状及初始内部质量的准备，是大型轴类锻件拔长工艺中的关键步骤[15-16]。
1.3有限元软件DEFORM-3D简介加引用DEFORM-3D是对在一个集成环境内综合建模、成形、热传导和成型设备特性，并基于工艺模拟系统的有限元仿真分析软件。
它专门用于各种金属成形工艺和热处理工艺的模拟仿真分析，可模拟自由锻、模锻、挤压、拉拔、轧制等多种塑性成形工艺过程，包括冷、温、热塑性成形问题、多工序塑性成形问题、模具应力和弹性变形及破损的模拟分析。
可提供极有价值的工艺分析数据；如材料流动、模具填充、锻造负荷、模具应力、晶粒流动、金属微结构的缺陷产生开展情况等。
DEFORM-3D适用于刚性、塑性及弹性金属材料、粉末烧结体材料、玻璃及聚合物材料等的成形过程。
DEFORM-3D 强大的模拟引擎能够分析金属成形过程中多个关联对象祸合作用的大变形和热特性，系统中集成了在必要时能够自行触发自动网格重划生成器，生成优化的网格系统。
在精度要求较高的区域，可以划分较细密的网格，从而降低问题的规模，并显著提高计算效率。
DEFORM-3D图形界面，既强大又灵活。
便于输入工艺参数、几何数据、材料性能、热性能、扩散和材料金相组织数据，并为用户观察结果数据提供了有效的工具。
1.3.1 DEFORM软件的主要功能〔1〕成形分析: ①冷、温、热锻的成形和热传导偶合分析, 提供材料流动、模具充填、成形载荷、模具应力、纤维流向、缺陷形成和韧性破裂等信息; ②丰富的材料数据库, 包括各种钢、铝合金、钛合金等, 用户还可自行输入材料数据; ③刚性、弹性和热粘塑性材料模型, 特别适用于大变形成形分析, 弹塑性材料模型适用于分析剩余应力和回弹问题, 烧结体材料模型适用于分析粉末冶金成形; ④完整的成形设备模型可以分析液压成形、锤上成形、螺旋压力成形和机械压力成形; ⑤温度、应力、应变、损伤及其他场变量等值线的绘制使后处理简单明了。
〔2〕热处理: ①模拟正火、退火、淬火、回火、渗碳等工艺过程; ②预测硬度、晶粒组织成分、扭曲和含碳量；③可以输入顶端淬火数据来预测最终产品的硬度分布; ④可以分析各种材料晶相, 每种晶相都有自己的弹性、塑性、热和硬度属性。
混合材料的特性取决于热处理模拟中每步各种金属的百分比。
DEFORM-3D用来分析变形、传热、热处理、相变和扩散之间复杂的相互作用, 各种现象之间相互耦合。
拥有相应的模块之后, 这些耦合将包括: 由于塑性变形引起的升温、加热软化、相变控制温度、相变内能、相变塑性、相变应变、应力对相变的影响以及含碳量对各种材料属性产生的影响等[21-23]。
1.4本课题研究内容本课题以有限变形理论及传热学理论为根底，运用有限元分析软件DEFORM-3D 对倒棱滚圆、平板镦粗、平板拔长、模锻等锻造过程进行模拟分析，并用DEFORM自带模块对数值模拟的数据进行采集，并做进一步的分析。
本文主要研究内容如下：(1)分析风电主轴锻造时每一步骤的特点，并根据不同步骤制定相应的研究方法；(2)通过DEFORM-3D完成每一步的有限元建模；(3)分析并讨论平砧倒棱滚圆过程的应力、应变、温度分布规律和锻件滚圆后的精度；(4)分析平板镦粗及拔长过程的应力、应变、温度分布规律；(5)通过设定不同的接砧量，分析拔长过程中接砧量对锻件外表的影响；(6)模锻过程中锻件应力分析、温度分布及使用性能的预测。
2大型风电主轴锻件锻造过程有限元模型建立2.1大型风电主轴锻件锻造过程模拟参数2.2大型风电主轴锻件锻造过程模拟过程此节删除采用DEFORM软件对整个锻造过程的数值模拟，需要在每一工步模拟结束时，重新调用DEFORM的前处理模块来手动设置新的上下砧及锻件的位置、角度等工艺参数，然后再进行下一工步的模拟。
2.2.1 锻造工艺模拟数据准备本文选取2MW及以上风电主轴，如图2.1。
锻件材料为R34CrNiMo6A号钢〔德国牌号〕，对应中国牌号40CrNiMoA，对应美国牌号4340。
初始矩形截面坯料的尺寸为1200×1200mm，最终应锻成符合客户要求的大型轴类锻件。
上下砧由于变形量很小，在DEFORM中设置为刚体，上砧板下压速度为5mm/s。
初始模型的材料参数如表2.1所示。
表2.1 初始有限元模型的材料参数锻件材料AISI-4340锻件初始温度〔℃〕1200℃上下砧初始温度300℃环境温度剪切摩擦系数锻件与上下砧间传热系数20℃5锻件与环境间传热系数(a)三维立体图〔b〕锻件工艺图图2.1 工件实体图2.2.2 多工步锻造过程的模拟方案2MW风电主轴典型的锻造过程包括倒棱滚圆、镦粗拔长、分料切除和模锻四个主要工序。
本文将对所有步骤进行模拟分析，其中倒棱滚圆和模锻是两个主要过程。
锻造数值模拟过程中各阶段的锻件模型及形状变化。
先将初始矩形截面坯料〔图2.2 a，截面边长为1200mm〕经过倒棱工序压成八方形截面坯料〔图 2.2 b〕，最后经过滚圆工序压成所需的圆轴类锻件〔图c，圆截面直径应控制在1200～1250mm之间〕。
然后将圆柱镦粗〔图d〕，再经过拔长工序降低内部应力〔图e，截面直径1300mm〕。
用印刀砧在拔长后的圆柱上压出痕迹〔图f〕，对分料局部再次进行拔长〔图g，拔长局部的截面直径控制在790~820mm〕，切除拔长局部尾部〔图h〕。
最后将锻件放入模具，锻压出最终零件〔图i〕。
这段内容用自己的话写〔a〕〔b〕〔c〕〔d〕〔e〕(f)(g) (h) (i)图风电主轴锻件锻造过程图示根据上图所示的锻造工艺过程，将大型风电主轴锻件的数值模拟分析分为四大步骤，研究不同的锻造工序和锻造过程中的压下量、下压速度、接砧量等锻造参数，，对锻件的尺寸精度和成形质量的影响，风电主轴锻造的四个主要步骤为：〔1〕初始矩形截面锻件倒棱滚圆的数值模拟。
〔2〕大型圆柱的镦粗拔长的数值模拟。
〔3〕号印分料与切除过程的数值模拟。
〔4〕大型轴类锻件的模锻过程数值模拟。
大型风电主轴锻件锻造过程的数值模拟2.3大型风电主轴锻件倒棱滚圆过程的数值模拟倒棱滚圆过程有限元模型建立锻件材料为R34CrNiMo6A号钢〔德国牌号〕，对应中国牌号40CrNiMoA。