等径角挤压有限元模拟模具应力分析

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镁合金等径角挤压过程有限元模拟

兵器材料科学与工程第３ｌ卷图１ＥＣＡＥ工艺示意图Ｆｉｇ．１ＳｃｈｅｍａｔｉｃｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆＥＣＡＥ图２ＥＣＡＥ路径图Ｆｉｇ．２ＳｃｈｅｍａｔｉｃｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆＥＣＡＥｒｏｕｔｅ变形路线：Ａ，Ｂ．，Ｂｃ，Ｃ，如图２所示。

Ａ路线，挤压件在挤压过程一直按同一方向进行挤压；Ｂ。

路线，挤压件在挤压过程中旋转９００，旋转方向交替变化；Ｂｃ路线，挤压件挤压过程中顺次旋转９００进行挤压：Ｃ路线，挤压件挤压过程顺次旋转ｌ８００进行挤压【引。

通过对试样进行多道次的挤压变形以获得足够的累积应变．从而使晶粒细化。

１ｗａｈａｓｈｉ［４１提出了计算累积应变的公式：仁三冬［ｃｏｔ（孚＋芈）＋如ｏｓｅｃ（舛芈）］，（１）、／３二二ｚ其中Ⅳ表示挤压次数；西为模具拐角；沙为模具圆心角。

按照公式（１），当Ｊｖ为固定值ｌ，西为固定值９００时，应变在忙００时取得最大值１．１５；在Ｉｌ，＝９００时，取得最小值０．９０７。

文中取ｌｆＩ＝３６．８６０，根据公式计算得平均应变ｅ＝Ｏ．９９１ｌ。

公式（１）给出的只是平均应变的表达式．不能给出试样局部应变和ＥＣＡＥ变形各个时刻的应变，也没有考虑摩擦的影响。

ＥＣＡＥ的通道截面可为方形截面或圆形截面。

这两种截面的ＥＣＡＥ过程均可视为二维平面应变过程［５－６］．故都可建立平面模型来模拟这两种截面的ＥＣＡＥ变形过程。

２ＥＣＡＥ有限元模型模拟以圆形截面为研究对象，模具通道截面为２４ｍｍ，通道拐角为９０。

材料选用镁一锂合金。

其成分如表ｌ所示．其尺寸为彰Ｍｍｍｘ８０ｍｒｎ。

在室温下挤压．冲头的压下速度为２ｍｎ以。

试样视为弹塑性材料。

模具和冲头看作是刚性体。

网格划分采用四节点单元．初始单元数是２４ｘ８０＝１９２０。

节点数为２０２５。

采用更新拉格朗日参考系描述，步长设为２１０步（冲头压下２００步，冲头弹起１０步），分析时间６８ｓ（冲头压下３４ｓ，冲头弹起３４ｓ），摩擦因数ｍ分别为０，０．２，０．４。

基于有限元的模拟挤压铸造凝固过程数学模型分析

基于有限元的模拟挤压铸造凝固过程数学模型分析挤压铸造是一种重要的金属加工方法，它可以制造出高质量、高性能的金属制品。

在挤压铸造过程中，金属经过加热、挤压、冷却和凝固等多个阶段，其中凝固过程对于制品的性能和质量起着重要作用。

因此，研究挤压铸造凝固过程的数学模型，对于提高制品的性能和质量具有重要的意义。

本文基于有限元方法，对挤压铸造凝固过程进行数学模拟和分析。

具体地，我们考虑了典型的挤压铸造凝固过程，在模型中考虑了金属液体的流动、传热和凝固等物理现象。

通过对模型进行数值求解，我们得到了金属的温度和凝固过程的演化规律，进而分析了挤压铸造制品的性能和质量。

首先，我们考虑了金属流动和传热的数学模型。

我们假设金属液体是一种不可压缩流体，满足机械平衡和质量守恒的连续性方程式。

同时考虑了金属液体在挤压模具中受到约束后，其流动与形变之间的耦合关系。

根据传热学理论，我们将金属液体和模具的传热过程建模为一个二维的热传导问题，其中考虑了辐射传热的影响。

通过建模和求解，我们得到了金属液体在挤压模具中的流动和温度场分布。

接着，我们考虑了金属凝固过程的数学模型。

我们假设金属的凝固是一个自由界面问题，其中金属液体和固体的转化由一个相变温度和一个相变潜热描述。

根据热传导方程和Stefan条件，我们建立了金属凝固过程的数学模型，并采用了两种不同的数值方法对其进行求解。

一种方法是显式时间步进法，该方法适用于较简单的凝固过程；另一种方法是Crank-Nicolson方法，该方法对凝固过程的细节和物理机制进行了更加精确的建模和求解。

通过对凝固过程的模拟和分析，我们得到了凝固界面的演化规律和凝固效率的计算结果。

镁合金等径角挤压过程有限元模拟

关键词：径角挤压；限元模拟；等有镁合金
中图分类号：Ｇ７Ｔ３６
文献标识码：Ａ
文章编号：０４２４（０８０ — ０５０１０ — ４Ｘ２０）５０６ — ４
Ｆｎｔｌｍｅｔｉｌｔｎｏｑａｈｎｅｉｉｅｅｎｍｕａｉｆｅｕｌａｎｌ肌ｇｌｒｅｔｓｏｒｃｓｆＭｇａｌｙｅｓｏｃＩａｘｒｉｎｐｏｅｓｏｌｌｕｏ
３安交通大学，．西陕西西安７０４）１０９摘要：通过等径角挤压可以细化镁合金晶粒。用非线性有限元软件ＭＣＭａｃ镁合金的ＥＡ利Ｓ．ｒ对ＣＥ变形过程进行有限元
模拟．得等效应变和等效应力分布规律，析挤压力随变形时间的变化和摩擦对ＥＡ获分ＣＥ变形的影响。果表明：压力一结挤
维普资讯
Hale Waihona Puke 第３卷第５期ｌ２００８年９月
兵器材料科学与工程
ＯＲＤＮＡＮＣＥＭＡＴＲＩＣＥＮＣＥＡＬＳＩＥＡＮＤＥＮＮＥＩＧＩＥＲＮＧ
Ｖ１ｌＮｏ５ｏ．３．
ｓｒｉｎｑａｆｃｉｅｓｒｓｓｏｔｉｅｈｏｇｎｔｅｅｎｉｌｔｎｎｈｈｎｉｇｏｒｓｉｇｌａｅｓｓｔｔｎａｄｅｕｌｅｆｔｔｓｗａｂａｎｄｔｒｕｈｆｉｌｍｅｔｓｍｕａｉＡｄｔｅｃａｇｎｆｐｅｓｎｏｄｖｒｕｉａｅｖｅｉｅｏｍｅａｄｔｅｉｆｅｃｆｒｔｎｏｈＡＥｄｆｒｔｎｐｏｅｓｗｅｅａａｙｅ．ＴｅｒｓｌｎｉａｅｈｔｔｅｃｒｅｏｘｒｓｎｎｈｎｕｎｅｏｉｉｎｔｅＥＣｅｏｍａｉｒｃｓｒｎｌｚｄｈｅｕｔｉｄｃｔｄｔａｈｕｖｆｅｔｉｌｆｃｏｏｓｕｏｆｒｅｖｒｕｉｓｄｖｄｄｉｔｔｒｅｓａｅ：ｐｄｉｃｅｓｄｓｇ，ｓｗｉｃｅｓｄｓｇｎｔａｙｓｇ．ｈｉｔｂｔｎｏｏｃｅｓｓｔｍｅｗａｉｉｅｎｏｈｅｔｇｓｒｉｎｒａｅｔｅｌｎｒａｅｔｅａｄｓｅｄｔｅＴｅｄｓｒｕｉｆａａｏａａｉｏｅｕｌｅｆｃｉｅｓｒｓａｎｏｇｎｏｓｈｉｇｓｗｓｉｈｏｅｆｄｅＴｅｅｕｌｅｅｔｅｓｉａｕｎｔｅｍｉｄｅｑａｆｔｔｓｗｓｉｈｍｏｅｅｕ，ｔｅｂｇｅｔａｎｔｅｃｍｒｏｉ．ｅｖｅｈｑａｆｃｉｔｎｖｌｅｉｈｄｌｖａｐｒｏｉｅａｉｇｒｈｎｔａｎｔｐａｄｂｔｍａ．ｒｃｉｎｒｓｌｄｉｎｏｇｎｏｓｏｅｏｍａｉｎａｔｆｌｔｓｂｇｅａｈｔｏｎｏｔｐｒＦｔｅｕｔｎｉｈｍｏｅｅｕｆｄｆｒｔ．ｂｌｗｔｉｏｔｉｏｅｏＫｅｏｄ：ｑａｈｎｅｎｌｒｅｔｓｏｆｉｌｍｅｔｉｌｔｎ；ｌｙｙｗｒｓｅｕｌａｎｌｇａｘｒｉｎ；ｎｔｅｅｎｍｕａｉＭｇａｌｃａｕｕｉｅｓｏｏ

《2024年基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》范文

《基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，铝合金管材因其轻质、高强、耐腐蚀等特性，在航空、汽车、建筑等领域得到了广泛应用。

铝合金管材的挤压成形技术是生产过程中的关键环节，而基于有限元的数值模拟技术为该过程提供了重要的分析和优化手段。

本文将就基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟进行探讨，旨在提高生产效率、降低成本以及优化产品质量。

二、铝合金管材挤压成形的基本原理铝合金管材挤压成形是通过模具对铝合金坯料施加压力，使其在模具型腔内发生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的管材。

该过程涉及材料的高温塑性流动、金属的流动与变形、热传导等多个物理过程。

三、有限元法在铝合金管材挤压成形中的应用有限元法是一种有效的数值计算方法，能够模拟复杂物理过程。

在铝合金管材挤压成形过程中，通过有限元法对金属流动、应力分布、温度变化等进行模拟，可以实现对挤压过程的优化和产品质量的提高。

四、铝合金管材挤压成形的数值模拟过程1. 建立几何模型：根据实际生产需求，建立铝合金管材的几何模型，包括坯料、模具等。

2. 定义材料属性：根据铝合金的成分和性能，定义其密度、弹性模量、热导率等物理属性。

3. 划分网格：对几何模型进行网格划分，以便进行有限元计算。

4. 设定边界条件和初始条件：根据实际生产情况，设定挤压过程中的温度、压力等边界条件和初始条件。

5. 求解计算：运用有限元软件进行求解计算，得到金属流动、应力分布、温度变化等结果。

6. 结果分析：对计算结果进行分析，评估产品质量、优化生产过程。

五、数值模拟结果的分析与讨论通过对铝合金管材挤压成形的数值模拟结果进行分析，可以得到以下结论：1. 金属流动：通过观察金属的流动轨迹和速度分布，可以评估坯料的填充情况和产品的成型质量。

2. 应力分布：分析挤压过程中的应力分布情况，可以找出潜在的应力集中区域，为优化模具设计和生产工艺提供依据。

3. 温度变化：通过模拟温度场的变化，可以了解挤压过程中的热传导和热交换情况，为控制产品性能提供参考。

《基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》范文

《基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》篇一一、引言铝合金因其良好的塑性、可加工性及抗腐蚀性等优点，被广泛应用于航空、汽车、机械等众多领域。

而铝合金管材的挤压成形技术作为其重要的加工手段，对于提高材料性能、优化生产过程具有重要意义。

近年来，随着计算机技术的发展，基于有限元的数值模拟技术在铝合金管材挤压成形过程中得到了广泛应用。

本文旨在探讨基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟的相关问题。

二、铝合金管材挤压成形技术概述铝合金管材挤压成形技术是一种通过模具对铝合金坯料施加压力，使其通过模具型腔，从而获得所需形状和尺寸的管材的加工方法。

该技术具有生产效率高、材料利用率高、产品性能好等优点。

然而，挤压成形过程中涉及的材料流动、温度变化、应力应变等复杂因素，使得实际生产过程中存在诸多不确定性。

因此，对挤压成形过程进行数值模拟具有重要意义。

三、有限元法在铝合金管材挤压成形中的应用有限元法是一种有效的数值计算方法，通过将连续体离散成有限个单元，求解各单元的近似解，进而得到整个问题的解。

在铝合金管材挤压成形过程中，有限元法可以有效地模拟材料流动、温度变化、应力应变等过程，为优化工艺参数、提高产品质量提供有力支持。

四、铝合金管材挤压成形的数值模拟过程1. 建立几何模型：根据实际生产过程中的模具和坯料，建立几何模型。

2. 定义材料属性：根据铝合金的材料特性，定义其弹性模量、屈服极限、热传导系数等物理参数。

3. 划分网格：将几何模型离散成有限个单元，为后续的数值计算做准备。

4. 设定边界条件和加载：根据实际生产过程中的情况，设定边界条件和加载方式。

5. 求解：通过有限元软件进行求解，得到材料流动、温度变化、应力应变等过程的数值结果。

6. 结果分析：对数值结果进行分析，优化工艺参数，提高产品质量。

五、结论与展望基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟技术为实际生产过程中的工艺优化和质量控制提供了有力支持。

通过数值模拟，可以更准确地预测材料流动、温度变化、应力应变等过程，从而优化工艺参数，提高产品质量。

模具外角对高纯铝60°内角等通道转角挤压变形影响的有限元模拟

ｇｐｎｔｅｏｌｔｃａｅ．ａｓｉｈｕｔｅｈｎｎ１
ｓｅｄ — ｔｔｅｉｎｃｍｐａｅｔｈｏｐｔａ．ＩｄｄｔｏｔａｙｓａｅｒｇｏｏｒｄＷｉｈｔｅｔｈｔｎａｉｉｎ，ｅｔｕｉｏｄｄｃｅｓｄｏｂｉｕｓｙｗｉｈｘｒｓｏｎｌａｅｒａｅｖｏｌｔ
ｔｅｉｃｅｓｎｇｏｆｈｎｒａｉａｌ．ｎｇｅ
Ｋｅｒ：ｉｔｌｍｅｉｕａｉｎ；ｑｌｃａｅｎｇａｘｒｉｎ；ｕｔｒｃｎｒａｌｓｒｉｒｙｗｏｄｓｆｎｉｅｅｅｎｔｓｍｌｔｏｅｕａｈｎｎｌａｕｌｒｅｔｕｓｏｏｅｏｒｅｎｇｅ；ｔａｎｈａｄ— ｅｉｇ；ｇｈｐｅＡ１ｎｎｈｉｕｒ
ｗｉｈ６。Ｄｉｔ０ｅＣｈａｎｅｎｌｎｌＡｇｅ
雷力明，黄
旭，段
锐，曹春晓
（京航空材料研究院，京１０９）北北００５
ＬＥＩＬｉｍｉ — ｎｇ，ＵＡＮＧＨＸｕ，ＤＵＡＮｉＣＡＯｕｎｘａＲｕ，Ｃｈ — ｉｏ
ｇｌｅ，ｃｒｅｐｓｄｃｅｓｄｗｈｌｈｅｔａｓｉｈｅｏｌｔｃａｅｎｃｅｓｄＡｔｔｅｓｍｅｔｍｅ，ｔｅｏｎｒｇａｅｒａｅｉｅｔｏｐｇｐｎｔｕｔｅｈｎｎｌｉｒａｅ．ｈａｉｈ
ａｇｌｓｎｅ
（３６１０）ｏｎｔｅｄｆｍａｉｆｅａｈｎｌａｇｕａｘｒｉｎｏｇｈｐｅＡ１ｗｉｈＯ，０，０，２。ｈｅｏｒｔｏｎｏｑｕｌｃａｎｅｎｌｒｅｔｕｓｏｆｈｉｕｒｔ

等径角挤压工艺中变形与挤压载荷研究

等径角挤压工艺中变形与挤压载荷研究超细晶材料具有良好的力学性能和特殊的物理性能,近年来受到材料学家们的广泛关注。

等径角挤压工艺是一种通过剧烈塑性变形制备超细晶材料的方法。

等径角挤压工艺中,施加载荷使试样通过润滑良好且截面积相等的相交通道。

试样在通过变形区时会发生简单剪切变形并获得很大的应变量,从而细化晶粒,改善组织形貌,最终提高材料的性能。

本文研究了等径角挤压工艺中变形过程,得到了简单剪切应变及正应变公式,采用有限元数值模拟的方法证明了公式的正确性,并通过对挤压后的试样进行表征进一步验证了有限元模拟结果。

分析了等径角挤压不均匀性产生的原因,提出应变状态决定了组织的不均匀性。

通过滑移系法、有限元法以及上限法得到了挤压载荷公式,通过实测载荷位移曲线对载荷公式进行验证。

分析了等径角挤压简单剪切变形原理,得到了简单剪切应变公式。

通过剪切变形公式发现,剪切应变γ与圆角半径差与宽度的比值(Rint-Rext)/D之间呈线性关系,斜率仅与模具内角Φ有关,采用有限元方法对简单剪切变形进行验证。

研究了不同位置的节点速度和实际圆角半径的变化规律,发现节点速度和实际圆角半径不同是产生等径角挤压后的试样不均匀的原因,并对简单剪切应变公式进行了修正。

对304L不锈钢与Ti49.2Ni50.8合金分别进行显微硬度测试与马氏体相变行为分析,证明试样的中心变形量高于外侧,与有限元模拟结果吻合较好。

分析了等径角挤压正应变变形原理,得到了正应变公式。

通过正应变公式可以发现,正应变ε与圆角半径差与宽度的比值(Rint-Rext)/D之间呈线性关系,斜率仅与模具内角Φ有关。

当Rext-Rint=D,或者模具内角角度为180°时,理论计算的正应变为0,即不发生正应变。

采用有限元模拟结果验证了正应变理论公式,并用实际节点圆角半径代替模具内外角圆角半径,完善了正应变的理论公式。

通过304L奥氏体不锈钢金相结果及显微硬度结果证明了正应变的存在。

圆形挤压件等径角挤压过程有限元模拟_赵小莲

28 轻合金加工技术2010,Vo.l 38,l 5 LI G HT ALLOY F ABR I C AT I O N TEC HNOLOGY收稿日期:2009-12-22基金项目:广西自然科学基金资助项目(桂科青0832006);广西新材料与有色金属重点实验室开放基金(GXKFJ-17);广西大学科研基金资助项目(X071041)。

第一作者简介:赵小莲(1972-),女,内蒙古赤峰人,博士,副教授。

圆形挤压件等径角挤压过程有限元模拟赵小莲1,温石坤1,沈冰洁2(11广西大学有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室,广西南宁530004;21广西南南铝业股份有限公司,广西南宁530031)摘要:等径角挤压(ECAP )是一种利用纯剪切变形获得块状超细晶材料的方法。

利用非线性有限元软件对纯铝的ECAP 变形过程进行了数值模拟,获得了等效应变和等效应力分布规律,为今后的研究打下基础。

关键词:等径角挤压;有限元模拟;超细晶材料中图分类号:TG146121;TG 339 文献标识码:A 文章编号:1007-7235(2010)05-0028-06Fi nite ele m ent si m ulation of equal channel angular pressi ngfor round-workpiecesZ HAO X iao-lian 1,W EN Shi-kun 1,S HEN B ing-jie2(11K ey L aboratory of New Processing T echnology for N onferrousM etals and materials ,M i n istry of E du cation ,Guangxi Un iversity ,N ann i ng 530004,Ch ina ;21Nann i ng Nannan A l um inu m Co .,L td .,Nann i ng 530031,China)Abstrac t :Equa l channel angular pressi ng (ECAP )is a me t hod f o r fabricati on bul k u ltra -fi ne grained m ater i a ls by w ay o f si m p l e shar defor m ati on .In th i s pape r ,non -li ner fi n ite e le m en t so ft w are i s used to s i m u l a te the de for m ati on pro cess o f pure a l um inu m unde rgo i ng ECAP.The d istri buti on of equal effecti ve stra i n and equal eff ec ti ve stress i s obta i ned through nume rical si m u l a ti on .And the ex istent prob le m of ECAP is a l so ana l ysed .K ey word s :ECAP;fi nite e le m en t si m ulati on ;bu l k ultra -fi ne g ra i ned m ater i a ls等径角挤压工艺(EC AP)最早是由苏联科学家Sega l 在20世纪80年代提出的[1],这是一种基于强塑性成形理论制备超细晶材料的方法。

等通道弯角挤压过程有限元分析与挤压模具优化设计

第56卷第2期中国铸造装备与技术2021年3月Vol.56No.2CHINA FOUNDRY MACHINERY&TECHNOLOGY Mar.2021等通道弯角挤压过程有限元分析与挤压模具优化设计徐淑波，孙化鑫,任国成，景财年,李婷婷(山东建筑大学材料科学与工程学院，山东济南250101)摘要:等通道角挤压(ECAP)工艺可以积累足够的变形量来制备大块超细晶材料。

通过对模具转角和模具中心角半径对挤压过程影响的有限元分析,得出了等通道弯曲角挤压过程的变形机理，得到了优化的模具几何尺寸和工艺参数，为等径弯曲角挤压模具设计提供了可靠的理论数据参考。

为实现常温下块体金厲材料的反复挤出，在不改变挤压件横截面几何形状的基础上，使挤压件累积较高的应变达到晶粒细化，从而制备出无疏松孔洞的块体超细材料。

通过改进凹模、压套以及凸模等这些具有预应力结构的模具，实现了更加完善的等通道弯角冷挤压工艺。

关键词：等通道弯角挤压;超细晶粒材料;有限元分析;预应力模具中图分类号:TG376；TP39文献标识码:ADOI：10.3969/j.issn.1006-9658.2021.02.011文章编号：1006-9658(2021)02-0049-05"前言晶粒细化，从而制备出无疏松孔洞的块体超细材材料的内在微观结构对外在宏观特性具有重要影响，根据Hall-Petch公式,一般情况下材料晶粒平均几何尺寸越小其屈服强度和硬度越高[1-3],因此，寻求可有效细化晶粒材料的工艺具有重要的应用前景。

大塑性变形等通道挤压(ECAP)是制备高性能块体超细晶材料中发展最快的变形技术之一旧目前,变形材料以镁、铝、铜和锌及其合金为主，用钢铁材料进行ECAP变形的试验较少*5-1°-。

这一过程是目前制备块状超细晶粒材料最有工业前景的工艺之一，其细化晶粒的机理在于使挤压件通过一个具有一定拐角的等横截面管道的模具反复挤出，从而在不改变挤压件横截面几何形状的基础上，使挤压件累积较高的应变达到收稿日期：2020-12-08；修订日期：2021-01-23基金项目：国家'(科学基金(41305124);山东1重点研发计划(201766X30128);2019年山东1新旧动能转换重大课题攻关项目(高端装备产业)。

基于DEFORM 3D的转模挤压纯铜有限元分析

中图分类号：ＴＨ１４２；ＴＧ３７６
文献标志码：Ａ
剧烈扭转一挤压复合成形技术又称为转模挤压技
术，是获得超细晶体材料的新型加工技术。由于其自身
的加工特点可以改善材料组织结构，细化晶粒，大幅度提高材料的性能，所以在国内外纳米材料应用领域得
到高度重视，近些年来发展迅速。
密度／（ｇ・ｃｍ。）
８．９
比热容／［Ｊ・（ｋｇ・ ℃）］
３８５．２
Ｇ／ＧＰａ
４４．１
目前。等径角挤压工艺是最常见的大塑性变形工
艺，但这种加工技术存在受加工棒料尺寸限制的问题。由于初始尺寸的限制，无法使较小的尺寸变形为较大截面尺寸的棒料。若初始棒料尺寸加大，则相应的设备
这对于大塑性变形工艺产业化没有优势Ｂ－ａ］。针对上述不足，在初步探索使大塑性变形挤压产业化应用的基础上，设计出一种新型转模挤压试验设备。通过对挤压过程的分析及对冲头稳定性的校核．得出新型挤压设备挤压较大截面尺寸棒料的可行性．并
模，如图４和图５所示。
目前数值模拟挤压过程的软件主要有ＡＮＳＹＳ、

带背压的高硅铝合金等径角挤压数值模拟

精密制造与自动化
２０１３年第４期
带背压的高硅铝合金等径角挤压数值模拟
朱财良李萍薛克敏姜华海
合肥２３０００９）（合肥工业大学材料科学与工程学院
摘要
采用ＤＥＦＯＲＭ一３Ｄ分析软件对高硅铝合金进行了带背压的等径角挤压过程单道次三维有限元模拟，分
变等，得到了以下结论：（１）带背压时，坯料头部无翘曲行为，变形载荷一开始就急剧增加。（２）随着背压的增加，最大成形载荷呈线性增加。（３）背压影响了坯料的等效应变的分布，背压可以提高材料的等效应变，从而细化晶粒，提高材料的塑性等力学性能。但背压应适当增加，不能增
用途。但是，采用传统的铸造方法生产的高硅铝
合金，由于合金中Ｓｉ的含量较高，合金中初晶硅体积率较大，使得合金的室温塑性较差。采用常规的方法难以对其进行成形操作，难以制造一些形状复杂的零部件。因此，改善高硅铝合金综合力学性能仍然是当今的重要研究内容 ” 。

科学工作者的研究热潮。
格式将各部件导出，再导入到大型商业有限元软件
ＤＥＦ０ＲＭ一３Ｄ进行模拟。为节省时间和运算量，提
高效率，只取模型的一半进行模拟。等径角通道

旋转通道等径角平行挤压模具应力分析

旋转通道等径角平行挤压模具应力分析1.引言介绍旋转通道等径角平行挤压模具的定义、应用和重要性，以及分析该模具应力分布的研究意义。

2.相关理论和方法阐述材料力学理论和实验方法等相关知识，介绍模具设计、制造和测试的基本原理和方法。

3.旋转通道等径角平行挤压模具应力分析分析模具应力分布规律、应力集中和变形情况，探讨应力的变化规律和影响因素。

4.实验验证与结果分析通过实验验证理论分析的准确性，并对实验结果进行分析和比较。

5.结论和展望总结本文研究的主要内容和成果，展望未来模具设计与制造的发展趋势，为工业生产提供有力的技术支持。

第一章引言旋转通道等径角平行挤压模具是在工业生产中广泛使用的一种工具，其作用是将材料加热到足够高的温度后，在高压和高速的条件下将其挤压成所需的形状和尺寸。

这种模具被广泛应用于制造金属、合金、塑料和其他材料制成的零件、零件组件和制品。

正因为如此，研究旋转通道等径角平行挤压模具的应力分布情况非常重要，这有利于提高模具的设计和制造水平，从而提高生产效率和质量。

本文将介绍旋转通道等径角平行挤压模具应力分析的研究背景、意义和目的。

首先，将介绍相关理论和方法，包括材料力学理论和实验方法等，以及模具设计、制造和测试的基本原理和方法。

其次，将详细讨论旋转通道等径角平行挤压模具的应力分析，分析应力的分布规律、应力集中和变形情况，探讨应力的变化规律和影响因素。

最后，将通过实验验证理论分析的准确性，并对实验结果进行分析和比较，达到总结本文的研究成果和展望未来模具设计与制造的发展趋势的目的。

第二章相关理论和方法2.1 材料力学理论材料力学是研究物质基本力学特性及其变形、断裂和损伤等方面的学科。

在旋转通道等径角平行挤压模具的应力分析中，材料力学理论扮演着非常重要的角色。

材料力学理论主要涉及以下内容：应力与应变：应力是单位面积内所受的力，应变是形变量与物体的原长之比。

应力与应变之间的关系称为应力应变关系。

在模具应力分析中，应力的计算是其中的关键，通过计算出应力的分布规律，可以评估模具的强度和挤压能力。

挤压变形力的数值分析及模拟方法研究

挤压变形力的数值分析及模拟方法研究挤压变形力的数值分析及模拟方法研究摘要：挤压变形力是挤压过程中的一个关键参数，准确地分析和模拟挤压变形力对于优化挤压工艺、改进产品性能具有重要意义。

本文主要围绕挤压变形力的数值分析及模拟方法展开研究，通过理论分析和有限元方法模拟分析，探讨了挤压变形力的计算模型、影响因素以及模拟方法，为挤压工艺的优化提供了重要的参考依据。

1. 引言挤压是一种常用的金属塑性成形工艺，通过对金属坯料施加压力，使其通过模具流动而得到所需形状的工件。

挤压变形力是指在挤压过程中施加在金属坯料上的力，它的大小直接影响到挤压工艺的稳定性和产品的质量。

因此，准确地分析和模拟挤压变形力对于优化挤压工艺、改进产品性能具有重要意义。

2. 挤压变形力的计算模型挤压变形力的计算模型是分析挤压过程中变形力大小的理论基础。

根据挤压过程的力学原理，可以建立起挤压变形力的计算模型。

一般而言，挤压变形力与材料的流变应力、工件几何形状以及挤压速度等因素密切相关。

通过对这些因素的研究，可以建立起挤压变形力的计算模型，从而预测和控制挤压过程中的变形力。

3. 挤压变形力的影响因素挤压变形力的大小受到多种因素的影响，包括材料流变性能、工件几何形状、挤压速度、摩擦力等。

其中，材料的流变性能是影响挤压变形力的主要因素之一，不同材料所表现出的流变性能差异较大，因此会导致挤压变形力的大小存在差异。

此外，工件的几何形状和挤压速度也会对挤压变形力产生重要影响。

因此，在进行挤压变形力的数值分析和模拟时，需要综合考虑这些因素的综合影响。

4. 挤压变形力的模拟方法有限元方法是数值分析挤压变形力的一种常用方法。

通过将挤压过程离散为多个小单元，并对每个小单元进行力学分析，可以得到整个挤压过程中的变形力分布情况。

然而，由于挤压过程比较复杂，需要考虑多种因素的综合作用，因此，单纯的有限元方法不能够准确地模拟挤压变形力。

为此，还需结合实验验证和经验公式修正，以提高模拟结果的准确性。

挤压三通弹塑性应力分布的有限元分析

等径三通是所有三通中最危险的情况，也是工程中应用最多的一种结构，系统研究其应力分布更具有典型的代表价值。本文采用３一Ｄ弹塑性有限元
图１均匀壁厚等径挤压三通的三维结构和有限兀模型简化
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２０年第５期０２
挤压三通弹塑性应力分布的有限元分析
轩福贞李培宁
（东理工大学化机所，海２０３）华上０２７
摘要本文采用弹塑性有限元方法，系统研究了结构尺寸Ｄ／，Ｄ名义直径和壁厚之比，Ｔｒ（／肩部半径和主管名义直径之比）对挤ｉ通Ｋ
型，模型的典型网格划分见图１。本文以外径Ｄ。＝
０１９０２５０２４中沿ＥＦ线、Ｂ线及ＡＣ线的．８，．４，．６）ＤＤＢ
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化工设备与管道
第３卷９
极小过渡半径的挤压三通上的最大应力指数点应力变化规律，计算结果如图２４所示。通过对这影响，～在肩部内壁拐角处，随着过渡半径增大，外壁最大但些结果归纳、理，以得出以下结论：整可
１挤压三通的有限元模型、寸及材料尺
模型，不仅需要花费大量的时间，在工程实用中具有
一
文献［］出肩部过渡半径ｒ对各部位应力有较１指定的困难，而且缺少通用性，实际生产指导意义大影响，文在外径Ｄ。７ｍ壁厚Ｔ＝８ｍ的条对本＝２３ｍ，ｍ不大，以按照文［］出的简化方法建立有限元模件下，析了有限元模型（／＝０００００８０１３可６提分ｒＤ．０，．３，．１．

新型等径角挤压工艺下的5052铝合金变形行为的有限元模拟

新型等径角挤压工艺下的5052铝合金变形行为的有限元模拟董蔚霞;王晓溪;夏华明;朱珍【摘要】The aim of this work was to use the new type of sever plastic deformation technology called Forward extru-sion-equal channel angular pressing ( Forward extrusion-equal channel angular pressing, FE-ECAP) to study the deforma-tion behavior of 5052 aluminum alloy at room temperature. Based on the DEFORM-3D finite element simulation software, the deformation behavior of 5052 aluminum alloy was simulated under the FE-ECAP technology, and the squeezing load, e-quivalent strain and the distribution of velocity during the process of deformation were studied. During the FE-ECAP de-formation process, the pressing load curve showed a distribution of double-mountain shape, the first peak value occurred a-round the mouth of the pressing die, the second one appeared at the corner, and the value of extrusion load reached 347 kN, which was the maximum value in the whole deformation process. After FE-ECAP deformation, the effective strain mas-sively accumulated, which made the main deformation area reached a high degree of highly uniform deformation condition. The metal flow velocity at the outer corner of the billets was larger than the value of flow velocity at the inner corner. Ac-cording to the results, under the FE-ECAP technology, the uniformity of billets deformation should be improved in order to enhance the performance of the deformed billets.%目的：采用新型复合大塑性变形技术正挤压-等径角挤压工艺( FE-ECAP),研究5052铝合金在室温条件下的变形行为。

基于有限元的模拟挤压铸造凝固过程数学模型分析

基于有限元的模拟挤压铸造凝固过程数学模型分析1.引言挤压铸造是一种重要的金属加工工艺，通过在金属液体受到一定的挤压后凝固成型，可以得到具有一定几何形状和性能要求的零件。

在挤压铸造过程中，金属液体的凝固过程会受到多种因素的影响，如温度场、应力场以及固相的凝固行为等。

建立准确的数学模型对挤压铸造过程进行分析和模拟具有重要意义。

有限元方法是一种常用的数值计算方法，可以用于求解复杂的物理问题，包括金属凝固过程的数学模型。

本文将针对挤压铸造凝固过程，利用有限元方法进行数学模型的建立和分析，对挤压铸造过程中的凝固行为进行深入研究。

2.挤压铸造凝固过程数学模型挤压铸造凝固过程可以用热传导方程和固态相变方程进行描述。

在进行数学建模时，需要考虑金属液体在凝固过程中温度场和应力场的变化，并结合相变过程对凝固过程进行描述。

下面是对挤压铸造凝固过程进行数学建模的步骤：2.1 热传导方程考虑挤压铸造过程中金属材料的热传导行为，可以得到热传导方程如下：\[ \frac{\partial \rho C_p}{\partial t} = \nabla \cdot (k \nabla T) \]\( \rho \) 为金属的密度，\( C_p \) 为比热容，\( k \) 为热导率，\( T \) 为温度场。

通过以上两个方程的描述，可以得到挤压铸造过程中金属液体的凝固过程的数学模型，联立热传导方程和固态相变方程可以得到完整的挤压铸造凝固过程数学模型。

3.有限元模拟利用有限元方法可以求解挤压铸造凝固过程的数学模型。

有限元方法是一种离散化的数值计算方法，可以将连续的物理系统离散化为有限数量的单元，通过单元之间的相互作用求解整个系统的行为。

有限元方法的求解步骤如下：（1）网格划分：将挤压铸造过程的几何体划分为多个单元，并在每个单元内进行数学模型的离散表示；（2）弱形式表述：将原始的数学模型转化为弱形式，引入试验函数，将原方程进行加权平均；（3）求解方程：根据单元的离散化表示和弱形式转化，通过有限元方法求解挤压铸造凝固过程的数学模型；（4）后处理分析：对求解得到的结果进行后处理分析，得到挤压铸造凝固过程中温度场和应力场的分布情况。

挤压模具的仿真模拟分析

挤压模具的仿真模拟分析发布时间：2022-06-15T08:19:04.055Z 来源：《科学与技术》2022年2月4期作者：罗伟汉[导读] 基于 HyperXtrude 铝型材模具热挤压仿真系统，罗伟汉(广东兴发铝业有限公司，广东佛山 528061)摘要: 基于 HyperXtrude 铝型材模具热挤压仿真系统，以建筑幕墙铝合金型材为例，分析了型材模具在稳态挤压过程中应力场、速度场和温度场的分布，指导模具结构优化设计，确立 HyperXtrude 铝型材模具热挤压仿真系统在生产中的指导作用，提高模具设计水平和模具使用寿命，从而提高生产效率，倡导了国家现行要求的低碳环保的经济模式。

关键词: 建筑幕墙铝型材；挤压模具；仿真模拟；HyperXtrude1 引言在现代建筑中随着人们对生活要求的不断提高，对建筑幕墙的要求也随之变化。

这使幕墙建筑外观达到更高的审美观的同时，也使其向低碳环保发展。

从而使幕墙铝型材的截面形状更趋于复杂。

模具设计是铝型材生产的最主要环节[1]，而模具的成功与否很大程度依赖设计者的经验，而且还要经过试模来验证模具设计的合理性。

当模具在试模过程出现与设计者预期不一致的时候，只能对模具修改再进行试模。

利用计算机仿真技术可以达到缩短设计周期，减少试模次数和节约生产成本的目的。

本文采用Altair公司的HyperXtrude专业铝型材挤压工艺仿真和模具优化有限元软件，对模具设计进行分析，并根据结果修改模具结构。

2 几何模型及分析的挤压工艺参数挤压工艺参数设置直接影响仿真模拟的效果的准确性，挤压参数越贴近实际参数仿真模拟的效果越准确，同时给设计者提供了与实际相符合的数据，及时根据计算结果优化原有设计方案。

型材截面和初始模具如图1、图2所示：挤压工艺参数棒料直径： 237mm 挤压比：27.55棒料温度：470℃挤压机吨位；2750T模具温度：450℃挤压垫速度：36.2mm/sec坯料与工作带间采用库仑摩擦模型, 摩擦系数取μ= 0.143 仿真模拟结果3.1流速仿真模拟结果图3为分流孔不同位置流速截面分布标示图及型材流速分布图。

等通道转角挤压过程和参数的有限元模拟概述

等通道转角挤压过程和参数的有限元模拟概述袁玉春，马爱斌*，江静华河海大学材料科学与工程学院，南京（210098）E-mail：aibin-ma@摘要：等通道转角挤压（ECAP: Equal Channel Angular Pressing）是一种通过大塑性变形获得金属块体超细晶材料的加工技术。

使用有限元法实现对ECAP加工过程及相关参数的数值模拟，分析成形过程中的应力应变分布及其主要参数影响规律，并得到相关实验证实，可以为更深入研究ECAP的内部变形机理以及优化工艺参数提供直观有力的数据。

本文总结概述了目前国内外对ECAP加工过程及相关参数有限元模拟工作的主要内容和结果。

关键词：金属材料；ECAP；有限元；应变；加工参数中图分类号：TG376等通道转角挤压（ECAP: Equal Channel Angular Pressing）是一种通过大塑性变形获得金属基块体超细晶材料的重要加工技术，由前苏联科学家Segal及其同事最先提出并进行研究[1]。

等通道转角挤压所采用的模具是由两个具有相同形状和截面积的通道以一定内转角和外转角相交组合而成，如图1所示。

挤压时，对金属试样施加荷载使其通过以一定转角相交的两条通道，试样被挤出，材料通过转角附近时材料内部产生剧烈的沿转角对角线方向纯剪切塑性变形，经过如此反复多道次的挤压，材料的晶粒被显著细化，获得相对均匀的具有大角度晶界的等轴晶组织，在不改变初始材料尺寸的情况下制备出块状超细晶材料，晶粒尺寸已经可细化到亚微米级或纳米级[2]。

图1 ECAP 加工示意图Fig.1 Schematic illustration of the ECAP等通道转角挤压对材料的性能优化效果是很显著的，可以在不改变材料形状的情况下有效细化晶粒制备出超细晶材料，同时提高材料的强度和塑性，产生高温甚至常温超塑性，改善材料疲劳性能、耐腐蚀性能等。

在过去大约十年时间里面，西方发达国家在生产超细晶材料领域投入了大量人力、物力和资金，进行了大量的基础研究和工业化开发研究，利用该方法制备出亚微米级超细晶显微结构的铝[3-6]、铜[7、8]、镁[9-11]、钛[12-14]等金属或合金，以及低碳钢[15、16]、复合材料[17、18]等。

等径角挤压变形的原理及国内外研究现状

摘要本文主要对大塑性变形（SPD）进行介绍，并详细对等径角挤压（ECAP）能制备具有优异的物理和力学性能的超细晶金属材料（晶粒尺寸0.1 ~1μm），进行分析和介绍，并指出该工艺非常具有工业化应用前景。

等径角挤压工艺一种新的大塑性变形方法，本方法可起到细化合金组织，改善性能，提高材料的成形性，本文论述了的ECAP的基本原理，剪切模式与变形规律，并分析了摩擦因素对变形的影响，并分析了国内外研究现状及进展。

关键词：大塑性变形，等通道挤压，超细晶材料引言随着社会的不断发展和科学技术的更加进步，材料科学的发展和新材料的应用将面临着新的挑战和机遇。

特别是在其他基础科学，如环境、能源、信息和生物等推动下，人们对材料使用性能的要求越来越高。

一方面是加快对新材料的研发，另一方面是对现有材料的潜在功能将得到更全面、更充分的发挥和利用[1]。

从节能、环保和成本出发，根据材料固有的结构特征，改变工艺手段控制材料的微观组织结构来充分挖掘和利用现有材料的性能潜力，是现代材料科学的一个不断深入研究的重要课题。

超细晶材料(ultra-fine grain, 简称UFG) 包括亚微米晶材料和纳米晶材料，由于晶粒极细、缺陷密度高且晶界所占体积比例远高于一般材料的比例，具备其他传统材料所不具备的一系列优异的力学、物理和化学性能等，在航空、化工、电子、生物和医药等诸多方面得到广泛应用，引起世界各国科学界和产业界的广泛关注。

材料的制备工艺和过程对材料的微观结构和宏观性能具有重要影响，为了获得大尺寸、无微孔隙、无污染且晶粒尺寸细小均匀的块体UFG材料，因此，UFG材料的制备技术成为一个很重要的课题。

现有的制备方法包括：（1）惰性气体冷凝法[2]，（2）电解沉积法[3]，（3）机械球磨法[4]，（4）非晶晶化法[5]，（5）表面纳米化法[6]，（6）大塑性变形法[7]等。

与其他制备方法相比，大塑性变形法制备可出具有结构均匀、无孔隙、无污染且包含大角度晶界的块体超细晶材料，并有良好的工业应用前景，受到越来越多地研究和关注。