【doc】金属塑性成形有限元分析中的网格生成与重划

【doc】金属塑性成形有限元 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 中的网格生成与重划 金属塑性成形有限元分析中的网格生成与 重划 38章争荣等轴对称体扭压成形过程的热力耦台有限元分析 一 』E(/)dV—Lr+卜Av一dr (2) 式中——能量泛函 E(,)——塑性功函数,E(一Idf ,——已知边界外力 —— 已知边界速度 n——孽擦剪应力 ?——工具与工件之阿的相对速度 —— 工具的扭转速度 r——边界面 —— 变形体的体积 式(2)中,第一项 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示塑性变形消耗的功;第二项 表示轴向压力所做的功;第三项表示摩擦消耗的功第 四项表示主动摩擦所做的功,在一般的镦粗中,不存在 主动摩捧,摩擦只消耗功率,不对变形体提供功率,所 道一项为零 在热力耦台分析变形过程中,困塑性变形功,摩 擦,工件形状等随时改变,弓I起温度场的几何构形,内 热源,边界条件也同时变化故塑性变形时的温度场非 常复杂在数值分析中,温度场的求解可表示为一种求 解温度泛函的极值问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 温度泛函为 椰)一』[(KVT)T+誓 f^(一To)TdF+fTdF(3)J】: 式中——温度泛函 —— 数学符号,一{a/知++} K——材料导热系数 C.——材料的比热 —— 材料的密度.在工具与工件中K,,可 能各不相同 丁——物体内时刻的温度分布函数 qr——内热源密度 h——换热系数 丁o——已知边界温度 —— 边界已知热流 —— 所分析系境的体积 SS——温度边界面面积 等式右边第一项表示热传导,第二项为对换热边 界条件,第三项为已知热流边界条件. 式(3)中内热源由塑性变形功转化而来.一般可用 如下 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 计算 一E(,.】(4) 式中——变形功与热能之间的转化系数,一般可 取值为一0.9,0.95 外界热流由摩擦消耗的功转化.假定摩擦消耗功 全部转化为热量,分成两部分分别流人工件和模具 即一ld口ldP(5)J 一(5a) 一(5b) 式中q,q——分别表示流入模具和工件的热流 量 .,——表示各自的比例系数,其大小与材料 的热传导系数及热容有关 热传导系数较大和热容较小的物体,流进其内部 的热量所占的比倒较大两系数的大小可表示式为… 等 (K?/p2C:j": 一_(玎-干f_瓦 式中K一,K:——分别表示模具和工件的热传导系数 , —— 各自的密度 c,('!——各自的比热 由已知的初始温度通过对温度泛函式(3的求相 对于温度的极值解.可求出任意时刻的温度分布 3热力耦合有限元模拟的技术处理 运用塑性有限元分析轴对称圆柱体的扭压变形 时,尽管变形体内应力,应变及位移等的数值大小沿切 向不发生变化.但仍然存在着方向的位移和与有关 的应变,,,故是一个三维问题.对于温度场的求 解,视工件与模具为一整体同时由于模具中远离工件 的区域温度变化很小,可只选择靠近工件的部分区域 进行分析变形过程中,工件始终保持轴对称,且塑性 变形功产生的内热源及摩擦产生的热流都与无关所 以温度场的计算实际上是一个二维的轴对称阿题.作 为三维有限元计算的塑性变形功和摩擦消耗功,必须 经过适当的转化才能作为二维温度场中的内热源和外 界热流.根据对称性,可只取工件的一半和上模进行分 析 为了对扭压复合加载及一般镦粗的不同变形程 度,不同相对扭转有,不同坯料的高径比,不同孽擦条 件等变形过程进行分析,作者自行编制了有效的剐粘 塑性热力耦台有限元模拟程序.考虑严格热力耦台时 求解的困难.本文采用准耦合解法,将变形和温度作为 金属成形工艺METALFORMINGTECHNOLOGYVol16.?.3.19~8 两个子系统分别进行求解.其中的耦台项.即求变形时 温度的影响I,求变形时的温度影响项,作为其相对用 的"裁荷"来处理.耦合分析的主要计算过程为: (1'设定工件的初始参数和初始温度场,计算f. 时刻的初始速度场 (2)加载荷?产; (3)迭代计算,时刘的各节点温度随时间的变 化率; (4)计算出,时刻各节点的温度; (5)求解f.时刻的速度场; (6)重复4,6步.送代计算,直至速度场收翦; (7)计算及修正各有关的场变量; (8)确定是否加载完毕.未完则再加载.重复2 , 8步.直至加载完毕. 4模拟结果分析 作者运用自编的程序对不同变形条件下的扭压变 形过程进行有限元分析分析中.取工件和模具的热 传导系数K一30.1×10W(mm?K),工件和模具的 比热C一8831/(kg?K).工件和模具的密度一7.85 ×10kg/mm,对流换热系数h=60×10sW(ram:? K),工具与模具间接触换热系数h一7.5y10W (mm?K),Ste{anBo]tzmann常数一5.67×10..w (mm:-K'),表面发射率e一0.75,工件初始温度r,^一 1498K,工件的尺寸为?60×30mm,上模尺寸为姐6o× 50ram.本构关系为口=4.059?exp(4603.9/T)一( 扭压空后呵恪 ? (). 图l是经扭压变形后,变形体的网措和场变量的分 布图.图2是镦粗后变形体的部分场变量分布图.从图1 可见,扭压变形后变形体网格发生了一定的扭曲.原轴 截面没有保持平面,轴向和径向的变化都是非线性的. 变形体上端面切向位移径向的变化出现一最大正值后 逐渐减小,外圆处相对最小这是由于接触摩擦力沿径 向逐渐降低.相对运动速度逐渐增大.使其切向的位移 径向变化率减小所致.在轴向,上端部切向位移较大, 但减小快.中间部位切向位移较小.这说明由主动摩擦 力作用产生的剪应力对上端部的变形有较大的影响. 对中间区域作用不太大.同时变形体网格畸变不大,说 明因存在剪切变形,而使整个变形体内的变形均匀.场 变量的分布表明:扭压变形存在切向的剪切变形.且与 模具的接触面和外表面区域内剪切应变速率较大故 增加丁相当于镦粗时困难变形区和小变形区的变形 接触面中间位置的等效应变仍然较小.但与镦粗相比. 扭压变形体内的等效应变分布在数值上相差不太.变 形的均匀性有较大的改善,从温度的分布可看出.变形 体中心位置的温度较高.这是因为中心部位塑性变形 太产生的热量多;且离模具远.热量传导较少所致温 度的径向变化梯度中心区域较端部大.这说明靠近接 触面的外圆部位的塑性变形较大,叉受到了摩擦生热 的较大影响从等效应力可看出,其分布较镦粗时均 匀.这是受到温度和剪切变形的共同影响的结果.但围 为应变速率比镦粗时大,等效应力整体比镦粗时高. 麈嚣 图1扭压成形时变形体内部分场变量分布等值线图 =【1_2=1()…=15.一8sn一698K 图3是成形过程中间时刻的应变速率和温度布 图t与图l相比应变速率分布有一定的差别这说明塑 胜变形过程是非线性的髓着变开j过程的发展.因轴向 压力增大,主动摩擦作用加强,剪切变形更加明显,等 效应变速率等的分布更,].图3中温度的轴向变化梯 虔较大,这是因为时间短.中间区域的热量传输较少, 只是接触区域有着较大的变化. 图4和图5是变形体不同变形条件下的部分场变量 的等值线分布图.图4中变形速度,扭转角速度和摩摄 系数加大,增强了剪切的作用,目此应力与应变更趋均 章争荣等轴对称体扭压成形过程的热力耦台有限元分析 黧~oE'黧d494E-0]图NOb,lll'3E*03 图2镦粗时变形体内都分场变量分市的等值线围 =02一10一f一一698K 图3扭压成形时变形体内部丹场变量分市的等值线围 =02一5ram乜.=7.5.4sYJ=698K 匀困受到摩擦和塑性变形功增大而产生热量多的影 响,温度较图3中有所增高,尤以靠近接触面的外圆角 区域特点明显由于总的变形量一定.变形速度增大一 倍,等效应变速率提高较多.故增大了等效应力图5中 模具温度降低.使工件内热量传递加快,温度轴向变化 梯度增大接触面区域温度较低,引起该区域的变形减 小,中间区域变形增大,等效应力丹布不如图1均匀.这 体现了模具温度对变形过程的影响. 豳黧爨图4扭压成形时变形体内部分变量分市等值线图 =0.510…=s0f一4sT=698K 嚣黧I,IBE~~0t 围5扭压成形时变形体内部分场变量舟布等值线图 一0.5lOmm一15l一8sY—298K 5结论 模拟的结果表明扭压成形中.困剪切应力的存 在,可降低变形抗力,使变形均匀变形过程中,应变速 率和温度对整个变形都有影响.大的应变速率提高了 变形的屈服应力,增大塑性变形功率,从而使变形体的3 温度升高,又影响变形体的进一步的变形摩擦生热和 变形体与模具及外界环境的热交换也影响着变形体的 温度,同时也影响着整个变形过程.故分析塑性变形过 程时,综合考虑应变速率和温度影响,才能更实际地模 拟变形过程所以,运用刚粘塑性有限元方法模拟扭压 成形过程,能更合理地反映剪切应力对变形的作用,有 助于深入了解扭压变形的本质 叁考文献 …e1?叩…aBTOItKC~cmflp1. HHnKyH【?}…l竹 n?n….1986 X口KMLvYNumerica[Su]atJonandExpe~menta[ RshintotheProc~s0fTwlsring—compressForm. ing.WangZR?HeY0xinProc.4thICTPConl".Beijing Chaln,1993.Int—ac{ona【Acade~icPublishers.1993 薛克敏.吕盎等扭压复合加载变形过程的理论分析机械 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 ,1996,32(1) 洪探泽,董定福等.热教成形过程温度场的热力耦台数值 模拟机械工程,1996,32(1) AhanT,OhSI,Gege[HL.Me,a[FormingFundmentals andAppllcadons.ASM.1983. 刘高碘温度场的数值l模拟.重庆:重庆大学出版社.1990. Zone—ChingLin,Chang——ChengChertThree——d[men siona]Hat…tnsferandTerma[expansionAnalysisof theWorkR0】】duringRoling.Journa【ofMa:erialsPro— ce~ingTechnology.1995.49 章争槊广东工业大学五山控区模具教研室嘟5编5lO643