有限体积数值模拟技术在宽展挤压模具设计中的运用

介绍了有限体积数值模拟技术,在MSC.Superforge商业应用软件平台上,对某公司铝型材产品FDAWDD7的挤压变形进行了过程模拟,通过工业试验证明,金属流出速度的模拟结果与实际情况比较相符,利用这种技术指导一般的非空心型材挤压模具设计在生产上是可行的。     

有限体积法模拟铝型材挤压成形过程

研究了有限体积法模拟金属塑性成形的基本理论和关键技术，得到了适用于塑性成形的有限体积控制方程，给出了模拟过程中有限体积网格体系的建立、成形过程中金属流动的跟踪描述和时间增量步长的确定等技术处理方法。然后采用该数值模拟方法，对铝合金门窗型材的挤压成形过程进行了仿真。详细地分析了该零件在挤压成形过程中金属的流动情况，给出了成形各阶段等效应变、温度和速度等物理场量的分布情况以及整个成形过程中模具载荷／行程曲线的变化情况。研究结果证明有限体积法是一种行之有效的铝型材挤压数值模拟方法，它可以为铝型材新产品的开发设计提供理论指导。     

有限体积数值模拟技术在型材挤压变形规律研究中的运用

对基于欧拉描述的金属成形有限体积数值模拟技术进行了概括，通过6063铝合金坯料在挤压模具中变形的过程模拟，分别得到不同时刻的、与实际情况接近的材料变形的速度场、温度场等；该模拟结果反映了挤压时金属的实际变形规律，这表明有限体积数值模拟技术适合解决如挤压这种大变形的三维模拟问题。     

铝型材挤压过程有限体积法数值模拟技术研究

采用有限体积法对Euler基本公式进行离散,利用SIMPLE算法,辅以边界条件的施加,建立铝型材稳态挤压过程数值模拟的数学模型,研究铝型材挤压过程有限体积法数值模拟关键技术,并开发了相应的模拟程序。分别以截面形状为圆形、工字形的平模挤压过程为例进行模拟,得到挤压过程的三维稳态速度场、温度场,并根据求出的速度场,得到其等效应变速率场,验证了所建立的铝型材挤压过程有限体积法数学模型的可行性。     

薄壁门窗型材挤压的有限体积分步模拟

研究了有限体积分步求解方法,实现了各分步有限体积模拟系统的数据传递和信息继承.针对薄壁门窗型材制品壁薄且纵向尺寸大的特点,采用了有限体积分步模拟方法对其挤压成形进行了模拟,并与有限元模拟、有限体积一步模拟进行了对比.结果表明:1)有限元模拟往往会因为网格重划分问题造成模拟结果严重失真;2)有限体积法-步模拟又对计算机资源有较高要求,往往会因为内存不足造成计算无法进行下去;3)有限体积分步模拟方法模拟精度最高,可以很好地解决大尺寸薄壁型材制品挤压成形的数值模拟问题.     

铝合金挤压非正交网格有限体积法数值模拟

利用非正交网格,将铝合金挤压金属流动区域离散成不规则六面体有限体积控制单元,充分考虑网格非正交性对铝合金挤压金属流动控制方程离散过程的影响,研究了非正交网格下铝合金挤压有限体积法模拟关键技术。建立了基于非正交网格的铝合金挤压过程有限体积法数值模拟模型,并编制了相应的分析程序。对典型铝合金挤压过程进行了模拟,并与有限元分析软件Deform-3D模拟结果进行了分析比较。分析结果验证了本文铝合金挤压有限体积模拟模型的正确性。     

基于有限体积法的异形空心型材挤压模具设计

采用有限体积法,对异形空心铝合金型材挤压过程进行数值模拟,得到了挤压过程中材料流动速度场、应力场、应变场、温度场和挤压力的分布规律。以数值模拟结果为依据,针对模具设计存在的问题提出了解决方案,并通过分析得到了模具的最佳设计方案。结果表明：对于薄壁、结构复杂的异型空心型材,挤压模具设计的关键是合理地分配金属流量和平衡金属的流动速度。     

基于有限体积法的铜母线连续挤压扩展成形的数值模拟

对连续挤压几何模型进行简化,基于MSC.SuperForge软件平台,成功实现10mm×80mm铜母线连续挤压扩展成形的有限体积数值模拟,避免了刚塑性有限元法模拟大变形需要多次网格重划,体积损失等难题。获得了金属在模腔内的流动-应力-温度-组织耦合变化规律,详尽的分析了整个扩展变形流动过程与各物理场之间的关系,进一步探明了模腔结构对成形过程的影响。结果表明,在成形过程中,坯料最高温度约为872K,出现在坯料与挡料块接触的表面上;当趋于稳定状态时,扩展腔内坯料温度分布比较均匀一致,约为660K;坯料密度发生了明显变化,镦粗段坯料密度最高,为8.962×103kg/m3,产品成形区域坯料密度最低,在8.750×103kg/m3~8.771×103kg/m3之间。在镦粗段内,坯料与挤压轮的打滑量为32%,在镦粗前,坯料与挤压轮保持同步。坯料作用在腔体上的压力高点出现在腔体挡料块顶端,压力为473MPa。扭矩校核表明,数值模拟结果和实测结果吻合较好。     

有限体积法注塑稳态模具温度场算法及模拟

注塑成型生产过程中，不均匀的模具温度分布容易导致制品出现翘曲等缺陷，模具温度又会影响制品的冷却速率，可以通过模拟注塑模具温度场优化冷却水路，以改善注塑制品的质量及生产效率。基于此，对有限体积法(FVM)模拟注塑温度场的算法进行了研究，详细描述了模具稳态温度场的瞬态型腔热流边界的等效办法。采用现今最常用的边界元法模拟注塑成型模具温度场时只能查看型腔面的温度，而采用有限体积法对三维模型模拟能够获知模型全域的温度场。为了实现模具与熔体之间的解耦计算，采用了循环迭代的求解方式，以支架作为实例模型进行了模拟分析，并与商业软件的结果进行了对比，结果表明FVM模拟注塑模具稳态温度场算法是正确的。     

铝合金挤压成形过程及模具负载的数值模拟

结合MSC.SuperForge和MSC.Marc计算平台,对一款30m×30mm的铝合金方管型材的挤压成形过程和模具的应力负载情况进行了数值模拟研究。对挤压变形过程中金属的应力和应变速率的变化情况进行了对比,发现金属变形时塑性变形较大的位置,对应的等效应力也较大。分析了模具的应力分布情况,对方管型材模具的设计提出了优化方案。证明数值分析手段,能够为模具的设计提供有效的参考依据。     

基于DEFORM的支撑轴挤压凹模有限元模拟分析

借助有限元分析软件DEFoRM对支撑轴挤压过程进行了动态有限元模拟,得到了不同压下量时凹模的应力分布.研究了凹模应力在整个挤压过程中的变化情况,尤其是凹模内壁上的应力分布.为非均布载荷下组合凹模的优化设计和分析提供了依据.     

分流组合模挤压的有限元模拟与模具设计评价

为探讨分流组合模挤压成形规律,选择分流孔内斜度、外斜度、焊合室高度和工作带长度为变量设计了9副模具,提出了模具设计的无量纲单指标评价因子和综合评价函数,用DEFORM_3D软件实现了分流组合模挤压铝管材的有限元模拟,获得了挤压材料焊合面上的静水压应力场、等效应变场和模具峰值应力,进而对模具设计评价指标进行了极差分析,得到了最优模具设计,模拟分析结果与试验数据吻合良好。研究表明:分流组合模焊合室高度H与工作带长度L的比值对综合评价函数影响很大,应作为设计变量。     

铝型材挤压成型数值模拟与模具优化设计

采用HyperXtrude专业铝型材挤压成型有限元软件系统,以多边型空心铝型材为研究对象,对其稳态挤压成型过程进行数值模拟,计算结果发现初始模具结构中金属材料流速严重不均匀.通过增设导流槽、合理布置分流孔和调整工作带长度等措施,获得了较为理想的模具结构,同时提高了模具的寿命.     

型材宽展挤压的数值仿真

基于MSCSuperforge软件平台,对宽展挤压中金属材料在模具内的流动进行了数值模拟分析,研究了宽展模参数:模具入口宽度、模具出口宽度、宽展模高度以及工作带基准长度和模孔位置等因素对金属流动的影响,从而为优化模具设计提供了重要的参考依据     

挤出成型模中口模的设计

介绍了巴拉斯效应现象和特征，产生其原因及巴拉斯效应可能带来的影响。考虑到巴拉斯效应的存在，在设计挤出成型模时，对口模的尺寸和工艺加以改进，减少制品成型时受巴拉斯效应的影响。在实际生产中具有一定的参考价值。     

铝型材挤压模工作带形状的数值设计

提出了一种铝型材挤压模工作带形状的数值设计方法，该法以三维刚塑性有限元分析为基础，以获得均匀流动为目标进行工作带形状的迭代计算。经实际算例验证，方法可行。     

直齿圆柱齿轮温挤压工艺及模具设计

采用温挤压精密成形技术，成功地研制出直齿圆柱齿轮零件，实验证明，新工艺具有优质、高效、节材、节能的特点，非常适合直齿圆柱齿轮特别是大模数齿轮的精密成形，精巧的模具设计是本工艺成功的关键。     

超薄尾翼径向挤压和多步挤压成形的数值模拟

利用有限元分析软件Defrom-3D来模拟超薄尾翼挤压过程。通过对整体模具径向挤压、分瓣模具径向挤压、多步合模挤压三种不同模具的充型、等效应力极值-时间曲线图以及凸模的载荷-行程曲线图的比较,在不考虑现实工况效率的情况下,得出了分步挤压为最佳模具方案。