铝合金棒材等径角变形有限元模拟研究

摘要有限元模拟已成为分析和解决复杂问题行之有效的方法，在生产实践中占据着越来越重要的地位。本课题使用的模拟软件为MSC.Superform，采用有限元模拟，研究了铝合金方形棒材在等径角挤压中的形变规律，建立了纯铝方形棒材单道次挤压的有限元模型，并针对摩擦系数、模具几何参数（内圆角半径和外圆角半径）对铝合金挤压过程形变规律的影响进行了详细的研究。结果表明，摩擦系数的增加可以明显提高试样与模具贴合，提高变形效果；但是随着内圆角半径或外圆角半径的增大，降低试样与模具贴合，模具通道转角处的剪切变形区增大，降低变形效果。67178

毕业论文关键词有限元模拟摩擦系数模具几何参数纯铝等径角挤压

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Study on equal channel angular deformation of aluminum alloy bar by finite element simulation

Abstract: The deformation law of aluminum square bar in the equal channel angular pressing(ECAP) was studied using the finite element simulation(FES) with the software MSC. Superform and a finite element model of aluminum square bar single-pass extrusion was established. Then friction coefficient and the influence of mold geometry (inner and outer fillet) on the aluminum alloy extrusion process was studied in detail. The result shows that increase in the friction coefficient can significantly improve the deformation uniformity and the average strain; however, with the increasing of inner or outer fillet, the shear deformation zone in mold channel corner increases and the maximum stress decreases and grain refinement effect is reduced.

Keywords: finite element simulation; friction coefficient; mold geometry; aluminum; ECAP

1 绪论 1

1.1 有限元分析软件的发展历史 1

1.2 金属塑性变形有限元模拟的现状 1

1.3 金属塑性变形有限元模拟的发展趋势 3

1.4 ECAP技术概述 4

1.5 本课题的提出和主要研究内容 5

2 模拟对象和模拟过程 5

2.1 模拟对象 5

2.2 模拟过程 5

2.3 实验方案 6

3 结果与分析 7

3.1 摩擦系数对模拟结果的影响 7

3.2 不同内圆角半径对模拟结果的影响 20

3.3 不同外圆角半径对模拟结果的影响 34

结论 47

致谢 48

参考文献 49

1 绪论

随着计算机的快速发展和高速普及，有限元模拟分析技术在人们的生产实践中扮演着越来越重要的角色，成为分析和解决复杂问题行之有效的方法，有限元技术从汽车到航天航空都有广泛的应用，其在各个领域的大量应用，使设计的水平得到根本性的飞跃。

1.1 有限元分析软件的发展历史

有限元方法本质上是运用解离散化思想，求积分方程组或解微分方程组数值解的数值计算技术。有限元法最初起源于土木工程和航空工程中弹性和结构分析问题的研究，其基本思想于上世纪40年代初提出，50年代中期将此方法成功用于简单受载铰接的三角平板单元，进行飞机结构设计。随着计算机的发展，有限元方法中的大量计算可以用计算机解决，这促进了有限元方法的发展。上世纪70年代至90年代，有限元理论趋于成熟，有限元模拟软件从初始的探索阶段逐渐进入了快速发展的时期，具有带表性的有非线性有限元程序MARC，非线性求解器ADINA;机械系统仿真软件ADAMS; HKS公司推出的有限元软件ABAQUS;显式有限元程序DYNA等[1]。文献综述铝合金棒材等径角变形有限元模拟研究:http://www.751com.cn/cailiao/lunwen_75282.html