数值模拟技术在大型锻件生产中的应用概述
《P91典型件多向模锻工艺数值模拟研究》范文
《P91典型件多向模锻工艺数值模拟研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，多向模锻工艺作为一种先进的金属塑性加工技术，在制造业中得到了广泛应用。
P91典型件作为典型的复杂结构件，其制造过程中对多向模锻工艺的要求较高。
因此，本文将针对P91典型件的多向模锻工艺进行数值模拟研究，旨在提高其制造精度和效率。
二、P91典型件概述P91典型件是一种具有复杂结构特征的金属零件，其材料为高强度合金钢。
由于该零件的结构复杂，制造过程中需要采用多向模锻工艺。
多向模锻工艺具有较高的成形精度和较好的材料利用率，能够满足P91典型件的制造要求。
三、多向模锻工艺数值模拟方法数值模拟是研究多向模锻工艺的重要手段。
本文将采用有限元法对P91典型件的多向模锻工艺进行数值模拟。
有限元法通过将连续体离散化为有限个单元，对每个单元进行分析，从而得到整个结构的近似解。
在多向模锻工艺数值模拟中，有限元法可以有效地模拟金属的流动、应力分布和温度变化等过程。
四、P91典型件多向模锻工艺数值模拟过程1. 建立几何模型：根据P91典型件的实际尺寸和结构特征，建立几何模型。
2. 设定材料参数：根据P91典型件的材料特性，设定有限元模拟中的材料参数，如弹性模量、屈服强度等。
3. 设定模拟条件：根据实际生产过程中的工艺条件，设定模拟的初始温度、压力和速度等参数。
4. 进行数值模拟：利用有限元法对P91典型件的多向模锻工艺进行数值模拟，得到金属的流动、应力分布和温度变化等结果。
5. 结果分析：对数值模拟结果进行分析，评估P91典型件多向模锻工艺的可行性和制造精度。
五、结果与讨论通过数值模拟，我们得到了P91典型件多向模锻工艺中金属的流动、应力分布和温度变化等结果。
结果表明，多向模锻工艺能够有效地实现P91典型件的成形，且具有较高的成形精度和较好的材料利用率。
同时，我们还发现，在模锻过程中，金属的流动受到模具形状和温度等因素的影响，需要进一步优化模具设计和工艺参数，以提高制造精度和效率。
数值模拟技术在锻造成形中的应用
数值模拟技术在锻造成形中的应用董海涛1 张治民1 宋志海2(1.中北大学材料科学与工程学院,山西030051;2.广东中山中粤马口铁工业有限公司,广东528437)摘要:锻造成形过程是一个非常复杂的弹塑性大变形过程,有限元法是用于锻造成形过程模拟中一种有效的数值计算方法。
本文介绍了数值模拟技术在金属锻造成形中应用的基本理论、模拟中的关键技术,阐述了锻造成形数值模拟技术的现状及发展趋势。
关键词:数值模拟;有限元法;锻造成形中图分类号:O242,T G316 文献标识码:AThe Application of the Numerical Simulatio n Techniquein the Fo rging FormationDong H a itao,Zhang Zhimin,Song Zhiha iAbstract:The for ging for ming proce ss i s a ve ry co mplica ted proce ss of t he evident ela stoplasticity defo rma2 tion,a nd t he finite ele me nt me thod is a n effective numerical calcula ting method used in the process of t he forging for ming simulation.This ar ticle has de scribed the basic theo ry of the nume rical simulation tec hnique applie d in t he metal for ging fo rmation and the ke y tec hnique during the simulation,meanwhile t he c ur rent sit uation and the development te nde ncy of the numerical simulation technique have bee n presented as well.K ey wo r ds:numerical simulation;f inite ele ment method;forging formation1 引言锻造工业一直是汽车、矿山、能源、建筑、航空、航天、兵器等工业的重要基础。
《P91典型件多向模锻工艺数值模拟研究》范文
《P91典型件多向模锻工艺数值模拟研究》篇一一、引言多向模锻工艺作为一种先进的金属塑性加工技术，以其独特的优势在制造业中得到了广泛应用。
P91典型件作为典型的金属制品，其制造过程中对多向模锻工艺的要求较高。
本文将针对P91典型件的多向模锻工艺进行数值模拟研究，以探索其成形过程中的规律及优化方法。
二、P91典型件及多向模锻工艺概述P91典型件是一种典型的金属制品，具有较高的强度和良好的耐热性能，广泛应用于高温、高压等恶劣环境下的设备制造。
多向模锻工艺是一种利用模具对金属坯料进行多方向压制，从而获得所需形状和性能的工艺方法。
该工艺具有成形性好、材料利用率高、生产成本低等优点。
三、数值模拟方法及模型建立本研究采用有限元法进行数值模拟，建立P91典型件多向模锻工艺的有限元模型。
模型中考虑了材料的本构关系、热传导、流动应力等因素，以真实反映多向模锻过程中的物理现象。
同时，根据P91典型件的几何特征和工艺要求，设定了合理的模具形状、压力参数等。
四、模拟结果与分析1. 成形过程分析通过数值模拟，我们得到了P91典型件多向模锻过程中的成形过程。
模拟结果显示，在多方向压力的作用下，金属坯料逐渐成形为所需的P91典型件形状。
整个过程中，金属流动均匀，无明显的缺陷产生。
2. 工艺参数优化通过对模拟结果的分析，我们发现模具温度、压力、速度等工艺参数对多向模锻过程具有重要影响。
通过调整这些参数，可以优化P91典型件的成形质量，提高材料利用率，降低生产成本。
3. 模拟结果验证为验证模拟结果的准确性，我们进行了实际的多向模锻试验。
通过对比试验结果与模拟结果，我们发现两者基本一致，证明了数值模拟的可靠性。
五、结论本研究通过数值模拟的方法，对P91典型件多向模锻工艺进行了深入研究。
通过建立有限元模型，分析了多向模锻过程中的成形过程及工艺参数对成形质量的影响。
研究发现，通过优化工艺参数，可以提高P91典型件的成形质量，降低生产成本。
大型铝合金锻件成形工艺数值模拟及优化的开题报告
大型铝合金锻件成形工艺数值模拟及优化的开题报告摘要：大型铝合金锻件广泛应用于航空、航天、船舶、汽车等领域，其质量和性能要求极高。
通过数值模拟可以预测成形工艺中的各项参数，来优化成形工艺、提高产品质量。
本文旨在通过数值模拟及优化，研究大型铝合金锻件的成形工艺，以期能够提高成形工艺的效率和成品质量。
关键词：大型铝合金锻件；成形工艺；数值模拟；优化。
一、研究背景大型铝合金锻件在航空、航天、船舶、汽车等许多领域都有着广泛的应用。
由于其用途的特殊性，大型铝合金锻件的质量和性能要求极高，因此成形工艺的效率和成品质量也成为了关键的研究方向。
传统的大型铝合金锻件成形工艺有许多不足之处，如无法准确预测成形工艺中的各项参数、易产生质量问题等。
而随着计算机技术的不断发展，数值模拟成为了一种有效的手段，可以对成形工艺中的各项参数进行准确的预测和优化，提高成形效率和成品质量。
因此，本文旨在通过数值模拟及优化，研究大型铝合金锻件的成形工艺，以期能够提高成形工艺的效率和成品质量。
二、研究内容本文的研究内容主要包括以下几方面：1. 大型铝合金锻件成形工艺的数值模拟首先，本文将通过数值模拟的方法，对大型铝合金锻件在成形过程中的各项参数进行预测，包括成形力、应变分布、残余应力等。
同时，应用有限元分析软件，对锻件的成形过程进行建模，得到成形的仿真图像。
2. 大型铝合金锻件成形工艺的优化基于数值模拟的预测结果，本文将对大型铝合金锻件的成形工艺进行优化，同时优化锻造设备的工艺参数，以提高成品质量和生产效率。
3. 大型铝合金锻件成形工艺优化的实验验证最后，本文将通过实验验证，检验数值模拟和优化的结果。
将优化后的大型铝合金锻件进行实际生产，比较其与传统成形工艺的差异及成品质量的提升。
三、研究意义本文的研究意义主要包括以下方面：1. 提高大型铝合金锻件的成品质量和生产效率，减少生产成本。
2. 探索大型铝合金锻件成形工艺的数值模拟和优化方法，为其他类似工件的成形提供参考。
大型锻件淬火组织场数值模拟
大型锻件淬火组织场数值模拟
大型锻件淬火组织场数值模拟是一种利用计算机技术来模拟大型锻件淬火组织变化的新技术。
它充分考虑了材料性能、淬火温度、淬火时间及外部环境因素对大型锻件淬火组织变化的影响，可以有效地对模拟的结果进行准确的预测，为企业提供实用的工艺指导意见。
大型锻件淬火组织场数值模拟的基本原理是通过计算机将淬火过程中的物理量、温度场等参数的变化情况进行模拟，并进行必要的参数校正，从而达到准确地反映淬火过程中各个位置上组织变化的目的。
该数值模拟方法可以计算出淬火过程中淬火温度场、应力场、硬度场、韧性场等参数的变化情况，从而非常精确地模拟淬火组织变化的过程。
大型锻件淬火组织场数值模拟的优势在于可以有效地模拟淬火组织变化的过程，使得企业更好地掌握工艺参数，从而可以有效地控制锻件的组织结构，从而提高产品性能。
此外，大型锻件淬火组织场数值模拟还可以节省成本，更有效地控制生产过程，避免不必要的试制，减少材料浪费。
大型锻件淬火组织场数值模拟的实施过程中，应根据淬火组织变化特点确定合适的模型，并结合工程实际情
况，对模型进行修正，以便更好地模拟淬火组织变化的过程。
在此基础上，可以根据实际需要选择合适的计算方法，设计合适的计算网格，以及选择相应的参数，并进行必要的数据处理，以便获得更准确的结果。
此外，大型锻件淬火组织场数值模拟也可以根据实际情况进行参数校正，以更好地模拟淬火组织变化的过程。
在校正参数的过程中，可以利用实验测试的结果作为参考，以便获得更准确的结果。
总之，大型锻件淬火组织场数值模拟是一种先进的技术，它可以有效模拟淬火组织变化的过程，帮助企业更好地掌握工艺参数，提高产品性能，节省成本，更有效地控制生产过程，从而取得良好的经济效益。
数值模拟技术在锻造中的应用
数值模拟技术在锻造中的应用数值模拟技术在锻造中的应用随着科技的不断发展，数值模拟技术在工业制造中的应用越来越广泛。
在锻造工艺中，数值模拟技术的应用可以极大地提高生产效率和降低成本。
下面将从模拟原理、模拟工具、模拟参数和模拟优势四个方面探究数值模拟技术在锻造中的应用。
模拟原理数值模拟技术是利用计算机对实际运动和物理过程进行计算和模拟，通过数字化方法获得相关数据和结论的技术。
在锻造工艺中，数值模拟技术通过数学模型和有限元方法，对锻造过程中的形变、应力变形等进行计算和模拟，预测锻造过程中产生的各种变化以及可能出现的问题。
模拟工具数值模拟技术需要借助一些专门的软件来实现。
常用的数值模拟软件包括DEFORM、ANSYS、ABAQUS、LS-DYNA等。
这些软件具有强大的计算能力和图形分析功能，能够模拟复杂的锻造过程。
模拟参数在进行数值模拟时，需要设置一些参数，以便对不同的应用场合进行更好的应用。
如，材料参数、几何参数、工艺参数、失效准则等等。
这些参数的设置需要根据不同的应用场合进行调整，以达到最优的效果。
模拟优势数值模拟技术在锻造中的应用具有很多优势。
首先，它能够模拟真实情况，预测锻造过程中可能出现的问题，有助于优化锻造工艺；其次，数值模拟技术可以节约时间和成本，为锻造过程提供了精准的指导；另外，数值模拟技术还可有效降低设备损坏的风险，提高锻造生产的安全性。
总的来说，数值模拟技术在锻造中的应用，能够提高生产效率和锻造品质，同时也为锻造工业带来了更广阔的发展空间。
在未来的发展中，数值模拟技术必将在锻造领域发挥越来越重要的作用。
大型轴类锻件锻造工艺过程数值模拟
大型轴类锻件锻造工艺过程数值模拟大型轴类锻件的锻造工艺过程一般包括预留料、加热、锻造、冷却等阶段。
在进行数值模拟之前，需要先确定锻件的材料性能参数，包括应力-应变曲线、热膨胀系数、变形参数等。
这些参数对于模拟结果的准确性和可靠性非常重要。
首先，在进行数值模拟之前，需要进行几何建模。
根据锻件的实际几何形状，使用计算机辅助设计软件对锻件进行三维建模。
同时，还需要考虑到毛坯的材料损失，合理设计锻造余量以提供合适的余量补偿。
接下来，进行网格划分。
将几何模型导入数值模拟软件，进行网格划分。
网格划分的密度和精细度对于模拟结果的准确性和计算时间都有影响。
因此，需要根据实际情况，合理选择网格划分方案。
然后，确定边界条件。
根据锻造工艺过程中的实际条件，设置边界条件。
这包括锻造温度、锻造速度、初始应变速率等。
通过准确设置边界条件，可以模拟实际的锻造过程，并预测锻件的应力、应变和温度分布。
进行数值模拟计算。
将几何模型、网格和边界条件输入数值模拟软件，进行计算。
通过数值模拟软件提供的求解器，可以得到锻件在锻造过程中的应力、应变和温度分布，以及变形和残余应力情况。
对模拟结果进行分析和评估。
根据模拟结果，可以对锻造工艺过程进行分析和评估。
比较模拟结果与实际测量值的差异，评估数值模拟的准确性和可靠性。
如果模拟结果与实际值相符合，说明数值模拟是准确的，可以用于指导实际的锻造工艺过程。
最后，根据模拟结果，对锻造工艺过程进行优化。
通过数值模拟分析，可以确定合适的锻造参数和工艺措施，以提高锻件的质量和性能。
比如，可以优化锻造温度、加热速度、锻造速度等参数，使得锻件在锻造过程中的应力和应变分布更加均匀，减少变形和残余应力。
总之，大型轴类锻件锻造工艺过程的数值模拟可以帮助优化锻造工艺，提高锻件的质量和性能。
通过建立合理的几何模型、网格划分和边界条件，进行数值计算和分析，可以对锻造工艺过程进行预测、分析和评估，为实际生产提供指导和参考。
【精品】有限元数值模拟在锻造中的应用
有限元数值模拟在锻造中的应用有限元数值模拟技术在金属塑性成形工艺中的应用田菁菁（河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471003）摘要：金属塑性成形过程是一个非常复杂的弹塑性大变形过程，有限元法是用于金属成形过程模拟中一种有效的数值计算方法。
本文详细介绍了弹塑性、刚塑性、粘塑性3种有限元法，系统地讨论了有限元模拟中的关键技术，即几何模型的建立、单元类型的选择、网格的划分与重划分、接触和摩擦问题等技术，并结合实例说明了三维有限元模拟在金属塑性成形领域中的具体应用。
最后，基于现存问题提出了自己的见解。
关键词：计算机应用；有限元法；综述；塑性加工1引言金属塑性成形过程是一个复杂的弹塑性大变形过程，影响因素众多，如模具形状、毛坯形状、材料性能、温度及工艺参数等，该过程涉及到几何非线性、材料非线性、边界条件非线性等一系列难题。
金属塑性成形工艺传统的研究方法主要采用“经验法”，这种基于经验的设计方法往往经历反复修正的过程，从而造成了大量的人力、物力及时间浪费。
21世纪的塑性加工产品向着轻量化、高强度、高精度、低消耗的方向发展。
塑性精密成形技术对于提高产品精度、缩短产品交货期、减少或免除切削加工、降低成本、节省原材料、降低能耗，当前的生产的发展，除了要求锻件具有较高的精度外，更迫切地是要解决复杂形状地成形问题，同时还要不断提高锻件地质量、减少原料的消耗、提高模具寿命，促使降低锻件成本、提高产品的竞争能力。
2有限元模拟在塑性成形领域的应用用于金属塑性成形过程数值模拟的有限元法根据本构方程的不同可以分为弹塑性有限元法、刚塑性有限元法和粘塑性有限元法，其中，刚塑性有限元法和弹塑性有限元法的应用比粘塑性有限元法更广泛。
2．1刚塑性有限元法刚塑性有限元法是1973年由小林史郎和C．H．李提出的。
由于金属塑性成形过程中大多数塑性变形量很大，相对来说弹性变形量很小，可以忽略，因此简化了有限元列式和计算过程。
刚塑性有限元法的理论基础是MarkOV变分原理，其表述是在所有满足运动学允许的速度场中，真实解使得以下泛函取极值：式中：为等效应力；为等效应变速率；为力面上给定的面力；为速度已知面上给定的速度；V为变形体的体积；S为表面积。
热处理数值模拟在锻造工艺优化中的应用探究
热处理数值模拟在锻造工艺优化中的应用探究引言：锻造工艺是一种重要的金属加工方法，广泛应用于航空航天、汽车制造、能源装备等领域。
工艺参数的优化对于确保锻件质量、提高生产效率具有重要作用。
然而，通过试验方法对工艺参数进行优化是一项耗时、耗能且昂贵的工作。
随着计算机模拟技术的不断发展，热处理数值模拟成为一种有效的手段，能够帮助优化锻造工艺，提高产品质量。
本文将探究热处理数值模拟在锻造工艺优化中的应用。
一、热处理数值模拟的基本原理热处理数值模拟通过建立锻件材料的数值模型，并运用数值模拟软件进行计算，模拟出材料在加热、保温、冷却等过程中的温度分布、应力应变分布等物理量的变化。
其基本原理包括：1. 材料本构模型：选择适当的本构模型对于准确模拟材料的力学行为至关重要。
常用的本构模型包括弹性模型、塑性模型、细化本构模型等，根据锻造工艺的要求选择合适的模型。
2. 热传导方程：热传导方程是描述材料加热、保温、冷却过程中温度分布的基本方程。
通过求解热传导方程，可以得到材料温度分布的变化规律。
3. 边界条件：为了准确模拟实际的锻造工艺过程，需要给定适当的边界条件。
边界条件包括初始温度、加热速率、冷却介质等。
二、热处理数值模拟在锻造工艺优化中的应用1. 确定最佳加热工艺：热处理数值模拟可以帮助确定最佳的加热工艺参数，以达到预期的材料性能。
通过模拟不同加热温度、加热时间等参数的变化对材料的显微组织和力学性能进行分析，选择最佳的加热工艺参数。
2. 预测变形和裂纹：锻造过程中会产生一定程度的变形和应力集中，甚至会引发裂纹。
热处理数值模拟可以预测锻造过程中的变形和应力分布，帮助预防裂纹的产生，通过优化工艺参数减少变形和应力集中，提高锻件的质量。
3. 优化冷却介质：冷却介质可以对锻件的性能产生重要影响。
热处理数值模拟可以模拟不同冷却介质的冷却速度和温度分布，并对材料的变化进行分析。
通过优化冷却介质，可以改善材料的相变行为和显微组织，提高锻件的综合性能。
基于数值模拟技术的杠杆锻件成形工艺设计
基于数值模拟技术的杠杆锻件成形工艺设计一、引言杠杆锻件是一种重要的结构件，在航空、航天、汽车、机械等领域广泛应用。
其成形过程具有高度非线性和多物理场耦合特性，因此需要借助数值模拟技术进行成形工艺设计，以提高成形质量和效率。
二、数值模拟方法1. 有限元方法有限元方法是目前应用最广泛的数值模拟方法之一。
它将复杂的连续体分割成有限个小单元，在每个小单元内建立微分方程，通过求解这些微分方程得到整个系统的行为。
在杠杆锻件成形过程中，可以利用有限元方法对应力、变形、温度等参数进行计算。
2. 计算流体力学方法计算流体力学方法主要用于研究流体在复杂几何结构中的流动和传热问题。
在杠杆锻件成形过程中，可以利用计算流体力学方法对金属流动状态进行模拟，以确定最佳的锻造参数。
3. 计算机辅助工程技术计算机辅助工程技术包括CAD、CAM、CAE等多种软件系统。
其中CAD可以用于绘制杠杆锻件的三维模型，CAM可以生成数控加工程序，CAE可以进行有限元分析和计算流体力学模拟。
三、杠杆锻件成形工艺设计1. 材料选择杠杆锻件通常采用高强度合金钢或不锈钢等金属材料。
在进行成形工艺设计时，需要考虑材料的力学性能、热物性能等因素。
2. 模具设计模具是影响成形质量的重要因素之一。
在进行模具设计时，需要考虑模具的几何结构、温度分布、表面粗糙度等因素。
3. 锻造参数确定锻造参数包括温度、应变速率、应变量等因素。
在进行成形工艺设计时，需要通过数值模拟方法确定最佳的锻造参数组合，以保证成形质量和效率。
4. 工艺优化通过数值模拟方法对不同的工艺方案进行比较分析，可以找到最优的工艺方案。
同时还可以对各个环节进行优化，以提高整个生产过程的效率和质量。
四、数值模拟案例分析以某航空发动机零部件为例，采用有限元方法和计算流体力学方法进行数值模拟，得到了最佳的成形工艺方案。
在锻造过程中，保证了零部件的尺寸精度和表面质量，同时减少了成本和生产周期。
五、结论基于数值模拟技术的杠杆锻件成形工艺设计可以有效提高成形质量和效率。
成型数值模拟技术在大型自由锻件生产领域的分析与应用
成型数值模拟技术在大型自由锻件生产领域的分析与应用发布时间：2023-02-16T05:41:39.522Z 来源：《中国科技信息》第2022年第9月第17期作者：孙赫[导读] 目前，随着锻造工艺技术的不断提升，锻造工艺在生产领域的应用愈发广泛，包括：冶金、采矿、拖拉机、铁路货车、农业机械、石油化工、航空航天等行业部门而在平时的生活中，锻造产品也是不可或缺的组成部分。
孙赫中车齐齐哈尔车辆有限公司黑龙江齐齐哈尔 161002摘要：目前，随着锻造工艺技术的不断提升，锻造工艺在生产领域的应用愈发广泛，包括：冶金、采矿、拖拉机、铁路货车、农业机械、石油化工、航空航天等行业部门而在平时的生活中，锻造产品也是不可或缺的组成部分。
毫不夸张的说，一个国家的锻件产量如何，模锻件在锻件生产中比例的大小，以及锻造设备的先进程度和数量，这些都能反映出这个国家的真实工业水平。
本文以成型数值模拟技术在大型自由锻件生产领域的分析与应用为题，通过了解锻造工艺的分类与应用，分析大型自由锻件在生产领域的应用以及成型数值模拟的相关技术，根据零件图进行工艺设计及模具的设计和计算，然后再利用软件完成模具模型的建立。
关键词：铸锻工艺技术；大型自由锻件；成型数值模拟；生产领域引言：大型自由锻件是重大装备制造业的核心部件，被广泛应用于电力、冶金、铁路货车运输、石油化工、核能、国防军工等领域。
与此同时，随着国内外市场竞争的日趋激烈和新材料以及新产品的不断涌现，大型自由锻件企业必须对生产成本、生产及研发周期、材料利用率、产品性能等提出更高的要求，而基于传统经验模式的大型自由锻件设计、制造流程难以适应快速变化的产品及市场。
为了适应日益激烈的市场环境，提高企业竞争力，科技创新成为大型自由锻件企业提高自身科研实力、提高企业效益的重要手段。
一、锻造工艺（一）锻造的概念锻造是一种使金属塑性变形的加工技术，通过相应机械对工件施加外力使其发生塑性变形，使坯料变成指定形状和尺寸的锻件。
数值模拟在锻造成形中的应用
数值模拟在锻造成形中的应用作者：孙乐民张巧芳张永振1引言锻造成形是现代制造业中的重要加工方法之一。
锻造成形的制件有着其他加工方法难以达到的良好的力学性能。
随着科技发展，锻造成形工艺面临着巨大的挑战 各行业对锻件质量和精度的要求越来越高，生产成本要求越来越低。
这就要求设计人员在尽可能短的时间内设计出可行的工艺方案和模具结构。
但目前锻造工艺和模具设计，大多仍然采用实验和类比的传统方法，不仅费时而且锻件的质量和精度很难提高。
随着有限元理论的成熟和计算机技术的飞速发展，运用有限元法数值模拟进行锻压成形分析，在尽可能少或无需物理实验的情况下，得到成形中的金属流动规律、应力场、应变场等信息，并据此设计工艺和模具，已成为一种行之有效的手段。
锻造成形大多属于三维非稳态塑性成形，一般不能简化为平面或轴对称等简单问题来近似处理。
在成形过程中，既存在材料非线性，又有几何非线性，同时还存在边界条件非线性，变形机制十分复杂，并且接触边界和摩擦边界也难以描述。
应用刚（粘）塑性有限元法进行三维单元数值模拟 是目前国际公认的解决此类问题的最好方法之一。
2 刚（粘）塑性有限元法刚（粘）塑性有限元法忽略了金属变形中的弹性效应，依据材料发生塑性变形时应满足的塑性力学基本方程，以速度场为基本量，形成有限元列式。
这种方法虽然无法考虑弹性变形问题和残余应力问题，但可使计算程序大大简化。
在弹性变形较小甚至可以忽略时，采用这种方法可达到较高的计算效率。
刚塑性有限元法的理论基础是Markov变分原理。
根据对体积不变条件处理方法上的不同（如Lagrange乘子法、罚函数法和体积可压缩法），又可得出不同的有限元列式 其中罚函数法应用比较广泛。
根据Markov变分原理，采用罚函数法处理，并用八节点六面体单元离散化，则在满足边界条件、协调方程和体积不变条件的许可速度场中 对应于真实速度场的总泛函为：∏≈∑π（ｍ）＝∏（1，2，…，ｍ）（1）对上式中的泛函求变分，得：∑＝０（2）采用摄动法将式（2）进行线性化：＝＋Δｕｎ（3）将式（3）代入式（2），并考虑外力、摩擦力在局部坐标系中对总体刚度矩阵和载荷列阵的贡献，通过迭代的方法，可以求解变形材料的速度场。
数值模拟技术在我国钢铁工业中的应用
数值模拟技术在我国钢铁工业中的应用【摘要】综述了近年来数值模拟技术在我国钢铁工业中的应用现状，着重分析了商业有限元分析软件的特点及其在解决钢铁冶金和加工领域中的问题时所具有的优势，并结合通钢RH数模从前处理、建立模拟文件、求解以及结果分析等方面介绍在优化精炼工艺方面应用情况。
【关键词】数值模拟；钢铁冶金过程；RH数模；应用1、前言冶金过程非常复杂而且多数是在高温状态下完成，因此很难对冶金过程进行直接的观察与测量。
虽然以相似原理为基础的冷态模拟实验使用较多，但有时会受到实验场地及实验经费的限制，而且多数缩小比例的冷态实验进行的只是定性分析，而在冶金过程动力学中所研究的化学反应速度、反应器内流体的流动与传质等现象，原则上都能用数学方法正确描述，这就使得用数学方法模拟冶金过程提供了可能，再加上计算机技术的飞速发展，对求解数学方程提供了有力手段，因此数值模拟在冶金工程领域得到了广泛的应用。
这种分析方法使钢铁工业从过去以经验和知识为依据，以“试错”为基本方法的工艺阶段向以模型化、最优化和柔性化为特点的工程科学阶段过渡。
该方法不仅可以在其他方法模拟费用较高或模拟难度较大时单独使用，还可以和其他模拟方法联合使用、彼此验证，以便于更精准的分析解决冶金工程中的物理问题。
生产前用计算机对生产过程、工艺参数及生产结果进行模拟和对整个系统进行优化，可以实现生产的超前规划和设计。
这样也就为钢铁工业的技术进步提供了新的可能。
2、数值模拟技术在我国钢铁冶金中的应用现状冶炼工序是钢铁生产的基础，它直接关系到钢铁产品的质量。
许多学者利用物理模型对冶金过程中诸如连铸中间包内钢水流动、高炉冷却壁的破损、连铸结晶器瞬态摩擦阻力、连铸结晶器内的流场、弯月面区域的传热等进行研究，在研究中往往要根据工厂的实际限制条件与研究的问题，设计、制作出不同比例的模型，另外还要采用一些控制手段来模拟工厂条件以及相应的测量手段来取得实验结果，其费用是可想而知的。
计算机数值模拟技术在大型锻件淬火过程中的应用
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研究与应用
计算机数值模拟技术在大型锻件 淬火过程中的应用
大连理工大学材料科学与工程学院 （辽宁 !!"#$%） 张立文 吕 成
大型锻件淬火过程中，温度场和组织场分布及其变 化极不均匀，因此产生较大的瞬时应力和残余应力，进 而使工件产生较大的变形甚至开裂，造成巨大的经济损 失。开展大锻件淬火过程中温度场、组织场及应力场的 研究，弄清它们与淬火工艺的关系，从而合理地制定淬 火工艺，对提高大锻件热处理后的性能及减少废品有很 大帮助。淬火过程计算机数值模拟技术利用数值分析技 术、可视化技术，基于传热学、力学及金属相变等理论 进行淬火温度场、组织场和应力场的模拟仿真，并根据 模拟结果预测和揭示锻件淬火过程中缺陷形成的机制和 规律，从而为改进和优化工艺提供决策依据，达到优化 工艺、保证产品质量、缩短生产周期和降低生产成本的 目的。 淬火过程的计算机模拟近年来已成为国内外的研究 热点，为各国热处理界所重视，与之相关的基础理论研 究发展极为迅速，随着研究工作的逐步深入，淬火过程 计算机数值模拟技术必将对生产产生不可估量的作用。 计算机作为将知识转化为生产力的强大工具，有可能使 热处理摆脱主要凭经验进行生产的落后状况，向着在正 确预测工艺结果的基础上实现精确控制的方向飞跃，这 给传统的热处理行业提供了一种全新的工具和解决问题 的途径。淬火过程计算机数值模拟技术是学科发展的前 沿领域，是改造传统热处理产业的必由之路。
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数值模拟技术在大型锻件生产中的应用概述
数值模拟技术在大型锻件生产中的应用摘要数值模拟技术在保证工件质量、减少材料消耗、提高生产效率、缩短试制周期等方面显示出无可比立的优越性。
在钢锭凝固方面，有限元模拟程序MIPS能够分析凝固过程中温度场的分布，确定不同时刻凝固前沿的位置，而且能推测缩孔和疏松的位置及尺寸。
使用该程序对220吨钢锭的生产工艺进行优化，成功地解决了疏松进进锭身的咨询题。
在锻造方面，已开发出了基于ANSYS的三维大变形弹塑性、弹粘塑性程序，能够分析复杂的三维金属塑性成形咨询题。
热处理专用软件NSHT不仅能够分析加热、淬火及回火过程中温度场分布，而且能够给出应力的分布及相态的变化过程，并已在实际生产中取得了成功。
前言大锻件生产具有单件、小批的特点。
生产前需要大量的人力和物力预备原材料、模具或辅具，前期投进相当大，一旦产品报废，将造成特不大的损失，这对工艺制定的合理性提出了特不高的要求。
在生产新产品或制定新工艺时，工艺人员往往无法依据经验确定工艺是否合理，只能采纳大量实验的方法进行研究。
由于大型锻件尺寸较大，不可能进行1∶1的实物实验，而小件实验有时会与实际生产过程相差过大。
而且物理实验通常只能给出工艺过程某个时期的结果，无法全面了解整个工艺过程，具有一定的局限性。
由于大锻件生产的这些特别性，采纳先进的数值模拟技术改变工艺制定过程中仅凭经验决定的现状是具有重要意义的。
1 数值模拟技术在现代制造中的地位和作用随着计算机技术的飞速开展，人类社会差不多步进了信息时代。
计算机及网络不仅改变了人们生活方式，也同样改变了传统机械制造的概念与方法。
随着计算机辅助技术(CAX)的广泛应用，计算机差不多深进到工业生产的各个环节之中。
一个现代的产品制造过程能够由图1来描述。
当接到生产任务时，首先采纳CAD(ComputerAidedDesign)系统进行产品设计，其设计结果将由CAE(ComputerAidedEngineering)系统对其生产工艺的可行性及合理性进行评估，要是其不满足制造要求或所需要本钞票太高，将返回到CAD系统中进行重新设计：要是通过了CAE的评估，就将采纳CAM(ComputerAidedManufacturing)系统进行实际的生产制造。
数值模拟技术在大型锻件生产中的应用概述
数值模拟技术在大型锻件生产中的应用概述引言大型锻件生产是现代制造业中的重要组成部分，其广泛应用于航空航天、船舶、能源等领域。
传统的大型锻件生产过程存在一些问题，如生产周期长、成本高、质量难以保证等。
为了解决这些问题，数值模拟技术逐渐被引入到大型锻件生产中，以提高生产效率和质量。
本文将对数值模拟技术在大型锻件生产中的应用进行概述。
数值模拟技术概述数值模拟技术是利用计算机对工程问题进行模拟和求解的一种方法。
它通过建立复杂的数学模型和方程组，并利用数值计算方法进行求解，以得到问题的近似解。
在大型锻件生产中，数值模拟技术主要应用于锻造工艺的优化和质量预测。
数值模拟技术在大型锻件生产中的应用1. 锻造工艺优化数值模拟技术可以对大型锻件的锻造工艺进行优化，以提高生产效率和质量。
首先，通过建立数学模型和方程组，模拟锻造过程中的物理现象和力学行为。
然后，利用数值计算方法对模型进行求解，得到锻造过程中的温度、应力、变形等参数的分布情况。
最后，通过对这些参数的分析和优化，确定最佳的锻造工艺参数。
这样可以减少锻件的变形和裂纹等缺陷，提高产品的质量。
2. 锻件质量预测数值模拟技术可以预测大型锻件在锻造过程中的质量情况，从而提前发现可能出现的缺陷和问题。
在数值模拟中，可以模拟锻件在锻造过程中的受力情况、温度变化和变形行为等。
通过分析模拟结果，可以判断锻件是否存在裂纹、变形过大等问题。
如果发现问题，可以及时调整工艺参数，避免生产出次品产品或发生事故。
3. 锻件设计改进数值模拟技术还可以用于大型锻件的设计改进。
通过模拟分析，可以对设计进行优化，以提高锻件的强度和耐久性。
同时，数值模拟还可以评估不同设计方案的可行性和效果，避免进行试验和生产后才发现问题。
这样可以节省时间和成本，提高产品的设计质量。
4. 锻造工艺参数优化数值模拟技术可以帮助优化大型锻件的锻造工艺参数，以提高生产效率和质量。
通过模拟分析，可以确定最佳的锻压力、锻造速度、温度等工艺参数，以降低生产成本和缩短生产周期。
大型轴类锻件锻造工艺过程数值模拟
南京理工大学毕业设计说明书(论文)作者: 陈杰学号：0916150209学院(系):材料科学与工程学院专业: 材料成型及控制工程题目: 大型轴类锻件锻造工艺过程数值模拟黄俊讲师指导者：(姓名) (专业技术职务)评阅者：(姓名) (专业技术职务)2013 年 6 月目次1 绪论 (1)1.1 选题背景及意义 (1)1.2 国内外研究概况 (1)1.3有限元软件DEFORM-3D简介 (2)1.4本课题研究内容 (3)2 大型锻件多工步锻造过程模拟总体方案 (4)2.1热力耦合刚粘塑性有限元理论基础 (4)2.2 大型锻件多工步锻造过程在DEFORM软件中的实现 (4)3大型风电主轴锻件的数值模拟研究 (7)3.1大型轴类锻件倒棱滚圆过程的数值模拟 (7)3.2大型轴类锻件镦粗与拔长的数值模拟 (13)3.3大型轴类锻件号印分料与切除过程的数值模拟 (17)3.4大型轴类锻件模锻过程的数值模拟 (21)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)1 绪论1.1 选题背景及意义大型锻件生产的主要特点是：体重形大，质量要求严格，工艺过程复杂，生产费用高，生产周期长。
其完整的生产流程为：冶炼→铸锭→锻造→粗加工→热处理→精加工。
显然大锻件的质量是炼钢、锻造和热处理等专业综合技术水平的标志，其中锻造环节起着非常重要的作用。
大型锻件锻造的任务，不仅是为了得到一定形状和尺寸的锻件，更重要的是通过锻造破碎钢锭的铸态组织，消除钢锭内部的疏松、裂纹、气孔等缺陷，改善第二相化合物及非金属夹杂物在钢中的分布，以提高锻件性能。
可见，锻造是大型锻件生产的重要工序之一，锻造工艺的好坏以及锻造水平的高低往往会对最终成形产品的质量产生很大的影响，甚至可能造成锻件报废的后果。
然而，目前我国大型锻件锻造工艺过程的制定主要依据人为经验，缺乏对锻造具体工艺规律与实质的认识。
因此，要提高大型锻件的生产水平，就必须从具体的锻造过程入手，研究每一步锻造工艺及其参数对大锻件成形质量的影响，真正了解大锻件锻造的目的与实质，从而制定出有效且可行的锻造工艺[1-3]。
《P91典型件多向模锻工艺数值模拟研究》范文
《P91典型件多向模锻工艺数值模拟研究》篇一一、引言多向模锻工艺作为一种先进的金属成形技术，近年来在制造业中得到了广泛应用。
P91典型件作为典型的锻造产品，其多向模锻工艺的优化对提高产品质量、降低生产成本具有重要意义。
本文以P91典型件为研究对象，采用数值模拟方法对其多向模锻工艺进行深入研究，旨在为实际生产提供理论依据和技术支持。
二、P91典型件及多向模锻工艺概述P91典型件是一种典型的锻造产品，具有高强度、高韧性、高耐磨性等优点，广泛应用于机械、汽车、航空等领域。
多向模锻工艺是一种将金属坯料在多个方向上施加压力，使其在模具中发生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的工艺方法。
该工艺具有成形效率高、材料利用率高、产品性能好等优点。
三、数值模拟方法及模型建立本文采用有限元法进行数值模拟，通过建立P91典型件多向模锻工艺的有限元模型，对锻造过程中的金属流动、应力分布、温度变化等进行模拟分析。
模型建立过程中，需考虑材料的物理性能、模具结构、锻造温度、锻造压力等因素，以确保模拟结果的准确性和可靠性。
四、模拟结果与分析1. 金属流动分析：通过模拟分析，可以观察到P91典型件在多向模锻过程中的金属流动情况。
金属在模具的作用下发生塑性变形，逐渐充满模具型腔，形成所需形状和尺寸的锻件。
2. 应力分布分析：模拟结果还显示了锻造过程中各部位的应力分布情况。
通过分析应力分布，可以了解锻件各部位的变形情况，为优化模具结构和工艺参数提供依据。
3. 温度变化分析：多向模锻过程中，金属的塑性变形会伴随有热量产生。
通过模拟分析温度变化情况，可以了解锻造过程中的热传导、热交换等过程，为控制锻造温度提供参考。
4. 工艺参数优化：根据模拟结果，可以分析各工艺参数对锻件质量的影响。
通过优化模具结构、调整锻造温度和锻造压力等参数，可以提高锻件的质量和降低生产成本。
五、结论与展望通过数值模拟研究，本文深入分析了P91典型件多向模锻工艺的金属流动、应力分布、温度变化等情况。
数值模拟技术在大型锻件生产中的应用
1950年代：有限元方 法被提出，成为数值 模拟技术的重要工具
1960年代：有限差分方 法被广泛应用，成为数 值模拟技术的重要方法
之一
1970年代：有限体积方 法被提出，成为数值模 拟技术的重，成为数值模拟
技术的重要方法之一
1990年代：无网格方法 被提出，成为数值模拟
拓展大型锻件生 产市场，提高市 场份额
加强与下游企业 的合作，提高产 品竞争力
研发新型数值模 拟技术，提高生 产效率和质量
加强宣传推广， 提高品牌知名度 和影响力
技术研发：加大研发投入，提高数值模拟技术的准确性和效率
应用推广：扩大数值模拟技术在大型锻件生产中的应用范围，提高生产效率
人才培养：加强人才培养，提高数值模拟技术应用人员的专业素质
数值模拟技术在大型 锻件生产中的应用
汇报人：
目录
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数值模拟技术概述
大型锻件生产中的问题
数值模拟技术在大型 锻件生产中的应用
数值模拟技术在大型 锻件生产中的价值
数值模拟技术在大型锻 件生产中的未来发展
添加章节标题
数值模拟技术概述
数值模拟技术是一种通过计算机模拟来预测和优化物理、化学、生物等系统行为的技术。
合作发展：与其他企业、高校、研究机构等合作，共同推动数值模拟技术在大型锻件生产中 的发展
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汇报人：
数值模拟技术可以应用于各种领域，包括工程、科学、医学等。
数值模拟技术可以帮助我们更好地理解和预测复杂系统的行为，从而提高生产效率和产品质 量。
数值模拟技术在大型锻件生产中的应用可以预测锻件的变形、应力分布等，从而优化生产工 艺和降低生产成本。
1940年代：数值模拟技 术开始应用于流体力学
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数值模拟技术在大型锻件生产中的应用
摘要数值模拟技术在保证工件质量、减少材料消耗、提高生产效率、缩短试制周期等方面显示出无可比拟的优越性。
在钢锭凝固方面，有限元模拟程序MIPS能够分析凝固过程中温度场的分布，确定不同时刻凝固前沿的位置，而且能预测缩孔和疏松的位置及尺寸。
使用该程序对220吨钢锭的生产工艺进行优化，成功地解决了疏松进入锭身的问题。
在锻造方面，已开发出了基于ANSYS的三维大变形弹塑性、弹粘塑性程序，能够分析复杂的三维金属塑性成形问题。
热处理专用软件NSHT不仅能够分析加热、淬火及回火过程中温度场分布，而且能够给出应力的分布及相态的变化过程，并已在实际生产中取得了成功。
前言
大锻件生产具有单件、小批的特点。
生产前需要大量的人力和物力预备原材料、模具或辅具，前期投入相当大，一旦产品报废，将造成专门大的损失，这对工艺制定的合理性提出了专
门高的要求。
在生产新产品或制定新工艺时，工艺人员往往无法依照经验确定工艺是否合理，只能采纳大量实验的方法进行研究。
由于大型锻件尺寸较大，不可能进行1∶1的实物实验，而小件实验有时会与实际生产过程相差过大。
而且物理实验通常只能给出工艺过程某个时期的结果，无法全面了解整个工艺过程，具有一定的局限性。
由于大锻件生产的这些专门性，采纳先进的数值模拟技术改变工艺制定过程中仅凭经验决定的现状是具有
重要意义的。
1 数值模拟技术在现代制造中的地位和作用
随着计算机技术的飞速进展，人类社会差不多步入了信息时代。
计算机及网络不仅改变了人们生活方式，也同样改变了传统机械制造的概念与方法。
随着计算机辅助技术(CAX)的广泛应用，计算机差不多深入到工业生产的各个环节之中。
一个现代的产品制造过程能够由图1来描述。
当接到生产任务时，首先采纳CAD(Computer Aided Design)系统进行产品设计，其设计结果将由CAE(Computer Aided Engineering)系统对其生产工艺的可行性及合理性进行评估，假如其不满足制造要求或所需要成本太高，将返回到CAD系统中进行重新设计：假如通过了CAE的评估，就将采纳CAM(Computer Aided Manufacturing)系统进行实际的
生产制造。
这一生产模式已在工业发达国家得到了广泛的应用，同时近年来更提出了并行工程技术(Concurrent Engineering)与虚拟制造技术(Virtual Manufacturing)等新概念和新方法，将产品设计、工艺制定、生产制造及治理中的CAD、CAE、CAM、CAPP、MRP等计算机辅助技术，通过先进的信息技术结合起来，从而达到进一步缩短产品设计、制造周期，提高产品质量，降低成本，增强产品竞争能力的目的。
但不论哪一种方法，
CAD/CAE/CAM等仍是整个计算机辅助技术的核心与基础。
图1 现代产品制造过程示意图
数值模拟技术是CAE的关键技术。
通过建立相应的数学模型，能够在昂贵费时的模具或辅具制造之前，在计算机中对工艺的全过程进行分析。
不仅能够通过图形、数据等方法直观地得到诸如温度、应力、载荷等各种信息，而且可预测可能存在的缺陷；通过改变工艺参数对不同方案进行模拟分析，能够从各方案的对比中总结出规律，进而实现工艺的优化。
数值模拟技术在保证工件质量，减少材料消耗，提高生产效率，缩短试制周期等方
面显示出无可比拟的优越性。
在工业发达国家，数值模拟技术已被认为是生产中必不可少的一个环节，目前在国内数值模拟技术也早已走出象牙塔，并已在实际生产中取得了巨大成功。
本文所提到的例子，都具有明确的生产背景，是近十多年来我们利用数值模拟方法解决大锻件生产实际问题中较为成功的例子。
2 数值模拟技术在大型锻件生产中的应用实例
从八十年代中期开始，清华大学机械工程系由刘庄教授领导的课题组就一直从事数值模拟技术在大锻件生产上应用的研究，进行了大量有意义的工作。
从钢锭浇注、锻件生产及锻后热处理，所进行的研究工作覆盖了大锻件热加工生产的各个环节，完成了能够用于钢锭凝固过程模拟及缺陷预测，锻造过程模拟及工艺优化，淬、回火过程温度及应力场分析的计算程序。
通过与各生产厂家的紧密合作，这些程序差不多在生产中得到了实际应用，计算结果与实际情况相当吻合，充分证明了程序的可靠性。
而且利用这些软件差不多对专门多实际生产工艺进行了优化，取得了显著的经济效益。
这些软件能够为大锻件的热加工工艺制定提供一个全面的CAE解决方案，能够有效地提高工艺制定的合理性，提高生产效率。
2.1 钢锭凝固过程模拟及缺陷预测
众所周知，大型锻造用钢锭中一般存在缩孔、疏松、夹杂和偏析等缺陷。
这些缺陷的存在会增大材料的消耗，而且可能会阻碍到后续锻造工序。
认识缺陷形成及分布的规律，并进而提出合理的铸锭工艺，关于提高大锻件质量、缩短生产周期、降低材料消耗具有重大意义。
从八十年代中期开始，作者与第一重型机器厂合作，对钢锭凝固过程的温度场进行了大量研究，建立了钢锭凝固中传热过程的数学模型。
同时对发热剂、保温剂的发热机理进行了深入的探讨，并建立了相应的数学模型。
在此基础上开发出一套专用的有限元模拟程序MIPS。
MIPS能够分析凝固过程中温度场的分布，确定不同时刻凝固前沿的位置，而且能预测缩孔及疏松的位置及尺寸。
使用该程序对一重220吨钢锭的生产工艺所进行的优化，成功地解决了疏松进入锭身的问题。
图2显示了工艺改进前后，缩孔及疏松的模拟结果。