基于数值模拟的铝型材挤压变形规律的研究(I)

采用有限变形弹塑性有限元方法 ,以型材挤压过程的有限元模拟为基础 ,研究了局部挤压比、挤压带面积和模孔距离对金属流动速度的影响 ,获得了型材挤压过程的一般变形规律。     

型材挤压过程金属变形流动的有限元仿真

采用大变形弹塑性有限元理论,对典型型材角铝零件的挤压成形过程进行了全面有限元仿真和分析。深入研究了了型材挤压变形过程中金属变形流动规律和力学特征,对挤压工艺参数合理选择和优化奠定了基础。     

双孔模型材挤压过程的有限元分析

本文采用大变形弹塑性有限元理论 ,对双孔模型材挤压成形过程进行了有限元分析。模拟了双孔模非对称角铝型材挤压变形过程 ,获得了挤压变形时网格畸变、流速、应力和应变分布 ,展示了型材挤压件变形不均匀细节。并与单孔模型材挤压过程进行了比较 ,发现双孔模[1] 挤压时 ,变形体内存在两个互为相反方向的涡流场 ,它们相互抵消 ,从而可以消除型材挤压过程中产生的扭拧、波浪、弯曲等缺陷。为提高挤压件质量 ,优化设计多孔型材挤压模以及制定合理的工艺 ,提供了理论依据     

型材挤压过程三维弹塑性有限元模拟

阐述了有限变形弹塑性有限元基本原理并给出有限元列式。基于ＡＮＳＹＳ软件平台,对壁板型材挤压过程进行了三维有限元模拟和分析,获得了型材挤压过程的位移场、应变场、应力场。对实际型材挤压中工艺参数选择和模具结构尺寸的修正起到了重要指导作用。     

TC4钛合金型材挤压过程有限元模拟

利用有限元软件Deform-3D对TC4钛合金L型截面型材的挤压过程进行了模拟。研究了挤压速度对型材成形的影响,分析了挤压过程中型材的应力应变分布。结果表明,L型型材截面拐角处变形量最大,是挤压过程中易于产生缺陷的危险区域。此外,通过微观组织观察验证了有限元模拟的准确性。     

角铝型材挤压过程的数值模拟

采用大变形弹塑性有限元理论,对角铝型材挤压过程进行了数值模拟,分析了型材挤压过程中各阶段的网络畸变情况,给出了挤压变形时的流速、应变和应力分布,揭示了造成异型型材挤压时出现扭拧、波浪和弯曲等缺陷的重要原因是变形体内存在一个涡流场,模拟结果为正确地设计型材挤压模具和工艺参数的选择提供了可靠依据。     

型材挤压模工作带长度设计计算的数学建模

本文采用有限元方法 ,以型材挤压过程的有限元模拟为基础 ,研究了局部挤压比、挤压带面积和模孔距离对金属流动速度的影响 ,获得了型材挤压过程的变形流动规律。并综合主要模具结构参数对金属流动速度的影响 ,建立了铝型材挤压模模孔工作带设计计算的数学模型。选择实际型材零件按本文推导的公式设计了工作带长度 ,并与实验进行了验证 ,结果表明挤压效果良好。该公式可用于铝型材挤压模工作带长度设计计算     

基于HyperXtrude大悬臂铝挤压模具结构的优化设计

针对某一大悬臂铝合金型材,在分析铝合金型材挤压模具各结构要素的基础上,设计了带有导流室结构的模具并对其进行了强度校核;运用绘图软件建立了模具的三维仿真模型;基于Hyper Xtrude有限元分析软件平台,对该型材的挤压过程进行了模拟仿真分析,获得了挤压过程中模具的应力和变形分布。通过对模拟结果的分析,预测了挤压时可能产生的模具变形、裂纹等缺陷,并对模具结构进行了优化设计,保证了挤压型材的尺寸精度和模具的使用寿命。     

6005A复杂截面铝合金车体型材挤压过程数值模拟与组织性能研究

以复杂截面的6005A铝合金车体挤压型材为研究对象,利用Hyperxtrude有限元软件对挤压过程进行模拟,分析了挤压变形过程中的温度场、速度场及形变场分布。在75 MN挤压机上对铝合金型材进行挤压成形,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)观察和硬度实验,研究了挤压过程中铝合金型材的组织及性能的变化,并与模拟结果进行了对比。结果表明:由于挤压型材尺寸比较复杂,同一截面上温度、速度和变形量的分布差别较大,对应温度高、速度快及形变量大的部位,其组织细小且第二相数量较多,硬度高;由于型材挤压过程中会产生明显的热效应,导致型材尾部的温度高于型材头部的温度,且型材尾部组织更加均匀,第二相分布更弥散,硬度值更高。     

扁长型铝型材挤压稳态模拟及模具改进

以扁长型铝型材为研究对象,运用Hyper Xtrude有限元软件对其挤压过程进行稳态模拟,获得了金属流动的速度场和变形场。分析了挤压过程中型材出口处金属流速不均匀、型材变形较大的原因并改进初始模具结构。在下模具中,对应于型材壁厚较大的区域增加阻流块,降低了型材流速较快部位的流动速度,使得整体的金属流速更为均匀;通过调整分流孔大小平衡了型材各个部分的供料情况,有效解决了挤压过程中金属分布不均匀的问题。改进后的模具模拟结果符合实际生产要求,流速均方差减少了70.2%。     

工艺参数对铝型材挤压变形规律的影响

通过引进一个反映金属流速不均衡性的参数———流速均方差 ,有效地控制型材挤压成形时金属流动的不均匀性。采用有限变形弹塑性有限元方法 ,对不同挤压参数 (挤压比、摩擦因子 )下铝型材挤压过程进行了数值模拟研究 ,获得了挤压压力、流速均方差和型材件内部应力应变场随挤压参数变化的规律 ,为铝型材挤压工艺参数优化提供了理论参考。     

空心型材分流模优化设计的有限元模拟

利用UGNX软件建立分流模实体模型,利用MSC.supeform有限元模拟软件对分流模挤压过程进行热力耦合有限元模拟,研究了挤压过程中模芯的变形情况.结果表明,即便是对称性较好的矩形管分流模,模芯在横向上也会发生一定量的偏移及扭转,影响型材的尺寸精度.对于大多数空心型材来说,其断面往往都是不对称的,仅依靠设计者的经验和判断是很难避免模芯变形的,而采用有限元模拟的方法,则可以较为方便地找到解决这种变形的方法,为设计提供科学的依据.     

大尺寸ZK60镁合金型材挤压成形数值模拟及实验研究

应用HyperXtrude有限元模拟软件,对大宽厚比ZK60镁合金型材正挤压成形过程进行了数值模拟,优化了模具结构,研究了不同挤压速度对型材成形效果的影响。对模拟得到的速度、位移、应变和温度场进行分析,优化了挤压工艺。在挤压温度为350℃,挤压速度为20mm·s-1下进行正挤压试验,成功挤出宽度225mm,厚6mm的ZK60镁合金型材。型材横截面微观组织为动态再结晶组织,晶粒沿变形方向被拉长,变形中的温度场和金属流动方向是影响微观组织的主要因素。对该型材采用不同热处理工艺处理后进行力学性能测试。结果表明,该型材经250℃保温2h的退火工艺可以获得较高的综合力学性能。     

数值仿真法在铝型材挤压成形模具设计与优化中的应用研究

针对某一截面较大、形状较为复杂的铝合金型材,研究了该铝型材的挤压工艺、并进行了模具设计.基于ALE的有限元软件HyperWorks,建立该铝型材挤压成形有限元数值仿真模型,对挤压过程进行数值仿真研究,从而获得型材挤压过程金属流动规律.根据仿真结果,分析了焊合室各层高度、尺寸形状和模具结构参数对型材挤压速度分布、材料粒子运动轨迹以及应力应变分布等金属流动行为的影晦规律,并对模具结构参数进行优化设计.计算结果表明:优化设计后的模具可以使模具出口处金属流动的速度相对比较均匀,减小产品扭曲变形程度,较好地满足该型材截面形状和尺寸精度方面的要求.     

数值仿真法在铝型材挤压成形模具设计与优化中的应用研究（英文）

针对某一截面较大、形状较为复杂的铝合金型材,研究了该铝型材的挤压工艺、并进行了模具设计。基于ALE的有限元软件Hyper Works,建立该铝型材挤压成形有限元数值仿真模型,对挤压过程进行数值仿真研究,从而获得型材挤压过程金属流动规律。根据仿真结果,分析了焊合室各层高度、尺寸形状和模具结构参数对型材挤压速度分布、材料粒子运动轨迹以及应力应变分布等金属流动行为的影响规律,并对模具结构参数进行优化设计。计算结果表明:优化设计后的模具可以使模具出口处金属流动的速度相对比较均匀,减小产品扭曲变形程度,较好地满足该型材截面形状和尺寸精度方面的要求。     

带拐角大尺寸悬臂空心铝型材挤压数值模拟与模具设计

针对带拐角大尺寸悬臂空心铝型材,建立三维挤压模和数值仿真模拟分析模型,结合常规等速挤压工艺参数,使用Hyper Xtrude有限元数值分析软件对型材挤压过程进行数值仿真模拟,分析铝合金金属在型腔内流动变形的形态、压力、速度以及模具结构内部应力、弹性变形位移等主要物理场量的数值分布情况,依据挤压过程数值仿真模拟结果对模具设计方案进行验证。实践应用效果表明:有限元数值模拟分析方法可以缩短铝型材设计研发生产周期、减少试模次数、提高生产效率和成品率、降低型材挤压生产成本。     

空心铝型材蝶形模设计与挤压过程有限元数值模拟研究

针对空心铝型材挤压件,采用传统分流组合模具和蝶形模2种设计方案,分别建立三维设计模型,结合常规等速挤压工艺参数,使用有限元数值分析软件Hyper Xtrude分别对2副模具的型材挤压过程进行有限元数值仿真模拟,同时运用软件的优化设计功能对2副模具的工作带分别进行优化设计。分析、比较铝合金金属在模具型腔内流动变形的形态、压力、速度以及模具结构内部应力、弹性变形等参数。结果表明:采用蝶形模挤压成形空心型材时,金属的流动及变形较传统模具挤压时更均匀,分流桥上端流动死区减小,挤压压力曲线平稳,模具的等效应力分布更均匀,延长了模具的使用寿命,提高了生产效率和合格率、降低了生产成本,提高了经济效益。     

AZ31镁合金挤压模拟与实验研究

采用有限元模拟和实验验证相结合的方法对AZ31镁合金十字型材挤压过程进行研究。研究发现,有限元模拟能够较真实地反映镁合金挤压变形过程中的热力学参数分布和演变情况。同时发现,通过调整挤压速度能使镁合金挤压出口温度维持在较小范围内波动,从而解决镁合金变形温度范围窄的问题,保证制品沿长度方向的组织性能和尺寸精度稳定。     

车身轻量化镁合金型材ECAP复合挤压温度演化规律

研究揭示镁合金ECAP复合挤压在等通道内金属的温度演化规律,有助于细化组织和提高型材性能,对推动轻合金型材在汽车领域的应用具有重要意义。基于DEFORM-3D有限元平台,建立了某规格车身用AZ31镁合金型材ECAP复合挤压过程温度场预测有限元模型。研究发现:进入变形区金属温度不断升高,等通道入口处温升最高91℃;金属温度整体沿着等通道不断降低,降幅约为20~26℃;型材中间部位温度高于两翼,且温度分布始终保持一致,最大温差34℃。该结果可为ECAP复合挤压温度精细化控制、型材综合性能提高提供理论基础。     

6063铝合金螺旋挤压过程数值模拟与组织性能研究

建立了一种截面对称的铝合金螺旋型材挤压模型,通过具有螺旋型腔的模具挤压实现铝合金螺旋型材的近净成形。基于DEFORM-3D有限元数值模拟及挤压实验,研究了铝合金坯料在挤压过程中温度场、速度场、应变场以及应力场等物理场量的分布规律,对挤压型材的晶粒组织、微观特性及硬度分布进行预测与分析。结果表明,6063铝合金在挤压温度为450℃、挤压比为22的螺旋挤压过程中,同一截面上,坯料的温度分布是不均匀的,呈螺旋梯度分布,且边部区域的应力应变、挤压速度要大于中心区域。坯料在模具型腔内流动时,与工作带接触的部位变形最为强烈,应力应变整体上升。微观组织分析表明,在螺旋挤压过程中坯料发生动态再结晶,同一截面上,晶粒沿螺旋方向偏转分布,型材边部比中部晶粒更为均匀细小,表明变形程度大的区域晶粒细化更为明显。硬度的分布呈现从中部到边部逐渐增强的趋势,表明变形程度是影响硬度分布的关键因素。