主应力法和功平衡法求解管材挤压变形力的再探讨

在极坐标系下建立了管材挤压变形力的计算模型,采用主应力法和功平衡法推导了管材挤压变形力的理论计算公式;经生产中反复实验验证,管材挤压变形力的理论计算结果接近实测值,主应力法计算结果的相对误差平均值为11.56%左右,功平衡法计算结果的相对误差平均值为-1.94%左右;而相关文献所给出的主应力法和功平衡法求解的管材挤压变形力公式计算结果的相对误差平均值分别为15%左右和6.6%左右。这表明,本文推导的理论计算公式计算精度高,具有一定的工程实用性。     

采用功平衡法求解管材挤压变形力的对比研究

挤压是制备低塑性难变形金属和合金管材的一种精密成形方法,挤压力是选择挤压设备和校核挤压机部件强度的依据;合理地制定生产工艺规程和设计工模具等需要准确的计算挤压力,因此,求解计算精度高的挤压力计算公式在实际生产中显得尤为重要.本文在球坐标和柱坐标系下,采用功平衡法推导了锥模管材挤压变形力的两种理论计算公式;经生产中反复实验验证,两公式的计算结果都比较接近实测值,平均相对误差分别为6.6%左右、9.6%左右;而相关教材所给主应力法求解的管材挤压变形力公式计算结果的平均相对误差为15%左右.这表明本文推导的理论计算公式具有一定的工程实用性.     

功平衡法求解不同型线凹模管材挤压力

在柱坐标系下,建立了功平衡法求解不同型线凹模管材挤压力模型,并推导了不同型线凹模挤压管材挤压力的理论计算公式。经生产反复实验验证,不同型线凹模中锥模挤压管材挤压力公式的计算结果与实测值基本相吻合,平均相对误差为9.6%左右;而相关教材所给主应力法求解的锥模管材挤压力公式计算结果的平均相对误差为14.8%左右。这表明本文推导的不同型线凹模管材挤压力理论计算公式是可行的,具有一定的工程实用性。     

大口径厚壁无缝钢管热挤压过程中挤压力的求解

分别采用了主应力法、功平衡法以及上限法推导了大口径厚壁无缝钢管在挤压过程中挤压力的3种计算公式,并且利用有限元模拟法对大口径厚壁无缝钢管挤压力进行了模拟计算。与有限元计算相比较,主应力法和上限法计算结果的平均相对误差分别仅为7.70%和7.61%,表明这两种公式具有一定的工程适用性;功平衡法计算结果的平均相对误差较大,但若取理论计算结果除以120%后的值,再与模拟结果作比较,则平均相对误差可降至3.18%,仍可精确预测大口径厚壁无缝钢管挤压力。     

大口径厚壁无缝管的挤压过程力学理论分析

热挤压是制备大口径厚壁管的一种精密方法,挤压力是选择挤压设备和校核挤压机部件强度的依据;因此,求解计算精度高的挤压力计算公式在生产中尤其重要。在极坐标系下建立管材挤压变形的计算模型,采用主应力法理论分析厚壁管的挤压变形过程及计算公式。该公式能够同时反映挤压力与挤压比、挤压角、高度的关系,为厚壁管实际生产中的参数选择提供理论依据。     

基于主应力法和滑移线法求解圆棒料锥模拉拔力

针对圆棒料锥模拉拔,建立了拉拔力的计算模型,通过对微元体进行受力分析,建立了力的平衡微分方程,并引入屈服条件、摩擦条件和边界条件,采用主应力法,推导出单位拉拔力的计算公式;另外,利用滑移线理论,建立了变形区的滑移线场,依据屈服准则和汉基方程,求解出金属圆棒料拉拔时单位拉拔力的计算公式,进而求出总拉拔力。通过实例进行了验证,主应力法得到的拉拔力为4. 2 kN,滑移线法得到的拉拔力为2. 6 kN,经验公式法得到的拉拔力为4. 6 kN。结果表明,根据主应力法和滑移线法求解拉拔力符合工程要求,能够实现设备吨位的选择。     

反挤压直筒的省力研究

通过主应力法推导出反挤压空心坯料的所需载荷公式,采用Deform-3D软件对两种不同实验方案进行了模拟。结果表明,反挤压空心坯料能有效降低载荷和单位变形力。通过试制铝合金轮辋证实了这一理论。     

宽展挤压变形及挤压力的计算

运用工程法对宽展模挤压过程中挤压力组成部分进行了推导计算 ,确定了在挤压杆上的挤压力计算公式 ,经过工业生产试验验证 ,利用该公式计算的结果与实际值的误差在 1 5 %的范围之内 ,满足工程计算要求。     

汽车拉杆径向挤压成形力计算

汽车转向拉杆在汽车零配件中生产量巨大,生产设备的合理选用,能有效节约生产成本,而选用设备则需要对拉杆的成形力进行预计算。为此,本文针对拉杆的径向挤压生产过程,采用主应力法推导了总压力计算公式,并利用Defrom-3D软件进行了模拟试验,验证了公式的可实用性。     

用功的平衡法求模锻时的变形力

本文在简述功的平衡法基本原理的基础上,用功的平衡法从理论上推导了模锻轴对称锻件时的变形力,并将所推导出的公式与其它几种方法(主应力法、变分法、滑移线法)所得出的现有理论公式进行了比较。比较结果表明,用功的平衡法所得出的公式计算简便、结果也较为精确。     

管材挤压力能参数物理模型

采用主应力法确定了管材挤压力理论计算公式 ,分析了变形温度、凹模锥半角、润滑剂、挤压比等对管材挤压力的影响及规律 ,经实验验证 ,其理论计算结果与实验结果相吻合 ,相对误差小于 2 0 %。     

盒形件反挤变形的上限分析

本文利用两种变形流动模式求出了盒形件反挤时的动可容速度场 ,导出了计算各类盒形件 (矩形、方形、正多边形、椭圆形及圆形盒形件 )反挤压力的通用公式 ,并从上限解的分析中获得了对工艺设计有参考价值的结果。研究表明 ,由所得公式计算的变形力与实验结果基本符合。     

反向挤压力计算式的误差分析与实践

目前，用于计算反向挤压力的计算式都是根据相奕正向挤压时的算式，并直接令作用在挤压筒壁上的摩擦为零得来的。实践中发现，计算出的挤压力与实测值差异较大，无法正确指导生产。造成这种差异的主要原因是忽略了正、反向挤压时变形区中温升及加工硬化程度不同对金属变形抗力的影响。及采用了与正挤压时盯同的变形抗力值。通过实践，建立了确定反挤压时金属变形抗力的方法及计算式。验证结果表明，以此为依据计算反向挤压力，误差不大于5％，可以满足工程计算要求。     

THE UPPER BOUND ELEMENT TECHNIQUE OF SOLVING AXISYMMETRIC EXTRUSION FORCE

根据上限定理之应用——上限元法,设计了符合金属流动规律的空间截锥刚性基元体的上限模式,解决了轴对称挤压变形力的上限估计问题.经验证,用所得公式计算的上限解很接近真实解,使挤压力的计算精度大为提高.     

曲线回转体构件的成形工艺

对曲线回转体构件的成形过程进行力学解析,得到一种适用于大型锥形件缩口成形力的计算公式,并根据临界失稳压力优化结构参数,得到了缩口凹模最佳的母线半径和反弯曲半径;然后,利用得到的最优半径进行正交试验,对挤压过程中的挤压温度、挤压速度和摩擦系数进行优化,得到最佳工艺参数;最后,为验证理论数据的准确性,进行物理试验验证。结果表明,当挤压温度为460℃、挤压速度为5 mm·s^-1、摩擦系数为0.2时,零件的最低成形载荷为4013 kN,与模拟仿真结果和理论结果的误差均小于10%,说明了该成形方案的可行性。研究结果可以为今后此类构件的成形提供理论支持。     

半固态金属触变挤压上限分析

运用半固态金属触变塑性成形上限法,对半固态金属触变挤压过程进行了上限分析。导出了半固态金属触变挤压上限功率的计算公式,获得了相对应力与摩擦因子、半锥角和断面缩减率等工艺参数的相互影响关系。对于某一固定的半锥角,摩擦因子的增加使相对应力增大,而增大的幅度随着断面缩减率的增大而增大。对于某一固定的断面缩减率,半锥角的增加,使相对应力下降后再度略有上升。因此存在着一个最佳半锥角,对应于最佳上限解,其相对应力为最小。而且摩擦因子越小,相对应力下降幅度越小。经实验验证,所获计算结果与实验值吻合,可用于指导半固态金属触变挤压工艺实践。     

锥形模正挤压变形力的一种解析解

基于滑移线场的简化流动模型，运用数学方法求解出了一种锥形模正挤压变形力的最佳上限解，并将该上限解用通用解析式表达出来。根据最佳上限解与滑移线解一致的原理，该解析式可作为求解锥形模正挤压变形力的理想通用公式。最后运用作图法得到的数值解验证了该通用解析式的正确性。