金属塑性加工过程有限元数值模拟及软件应用(梅瑞斌编著)PPT模板
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工作汇报-PPT模板--2金属的塑性模板(2)
5. 2. 2 多晶体的塑性变形机构
1．晶粒的转动与移动
图5-7 晶粒的转动
2．溶解——沉积机构
该机构的实质是一相晶体的原子迅速而飞 跃式的转移到另一相的晶体中去。 保证两相有较大的相互溶解度外，还必须 具备下列条件 : （1）随着温度的变化或原有相晶体表面大 小及曲率的变化，伴随有最大的溶解度改 变。 ( 2）变形时，应具备足够高的温度条件。
提高塑性的主要途径有以下几个方面： (1)控制化学成分、改善组织结构，提高材料的成
分和组织的均匀性； (2)采用合适的变形温度—速度制度； (3)选用三向压应力较强的变形过程，减小变形的
不均匀性，尽量造成均匀的变形状态； (4)避免加热和加工时周围介质的不良影响。
2．变形速度
塑
性
Ⅰ
Ⅱ
变形速度，1/秒 图5-18 变形速度对塑性的影响
表5-1 铝合金冷挤压时因热效应所增加的温度
合金号 L4
挤压系数 11
挤压速度 （毫米/秒）
150
金属温度 ℃
158~195
LD2
11~16
150
294~315
LY11
11~16
150
340~350
LY11
31
65
308
3．变形程度
简单加载条件下，压缩试验法测定的塑 性指标用下式确定：
H0 Hh 100%
H0
式中： ——压下率； H0——试样原始高度； Hh——试样压缩后，在侧表面出现第一条 裂纹时的 高度
扭转试验法
对于一定试样，所得总转数越高，塑性越好，
可将扭转数换作为剪切变形（ γ ） 。
R n
30L0
式中：R——试样工作段的半径； L0——试样工作段的长度； n——试样破坏前的总转数。
9 金属塑性成形有限元软件应用介绍
单元分析流程图
金属塑性成形原理
进行单元分析时，需要把单元内的任一点的位移分量表示成坐标 的某种函数，该函数称为位移函数。
多项式形式的位移函数应用最为广泛。多项式的次数越高，计算结 果越精确。在实际中，取有限次多项式来获得近似解。
位移函数的次数对计算精度的影响
金属塑性成形原理
位移函数的多项式形式： 实际工程应用中，插值函数多项式一般取1~3次。
金属塑性成形原理
第九章 金属塑性成形有限元软件应用
内容提纲
一、有限元基本原理简介 二、 Ansys软件简介 三、Abaqus软件简介 四、Deform-3D软件简介 五、Dynaform软件简介
金属塑性成形原理
金属塑性成形原理
第一节 有限元基本原理简介
有限元法是根据变分原理求解数学物理问题的一种数值计算方法。由 于采用类型广泛的边界条件，对工件的几何形状几乎没有什么限制和求解 精度高而得到广泛的应用。有限元法在40年代提出，通过不断完善，从 起源于结构理论、发展到连续体力学场问题，从静力分析到动力问题、稳 定问题和波动问题。随着计算机技术的发展与应用，为解决工程技术问题， 提供了极大的方便。
➢几何对称的变形体，利用其对称性，只选择对称部分进行网格划分。
金属塑性成形原理
二、位移函数的选择 ✓结构离散化后，要对单元进行力学特性分析。 ✓单元分析是有限元计算的核心，其任务是建立单元的结点力与结点 位移之间的关系，即建立单元的刚度矩阵。 ✓由弹性或塑性力学方程分析应力与应变，建立结点位移和内部应力 的关系，现借助虚功方程，导出单元结点力与结点位移的关系。
针对该问题研究者们提出了几种不同的处理方法， 典型的有拉格朗日（Lagrange）乘子法，罚函数法。
金属塑性成形原理
金属塑性成形原理
进行单元分析时，需要把单元内的任一点的位移分量表示成坐标 的某种函数，该函数称为位移函数。
多项式形式的位移函数应用最为广泛。多项式的次数越高，计算结 果越精确。在实际中，取有限次多项式来获得近似解。
位移函数的次数对计算精度的影响
金属塑性成形原理
位移函数的多项式形式： 实际工程应用中，插值函数多项式一般取1~3次。
金属塑性成形原理
第九章 金属塑性成形有限元软件应用
内容提纲
一、有限元基本原理简介 二、 Ansys软件简介 三、Abaqus软件简介 四、Deform-3D软件简介 五、Dynaform软件简介
金属塑性成形原理
金属塑性成形原理
第一节 有限元基本原理简介
有限元法是根据变分原理求解数学物理问题的一种数值计算方法。由 于采用类型广泛的边界条件，对工件的几何形状几乎没有什么限制和求解 精度高而得到广泛的应用。有限元法在40年代提出，通过不断完善，从 起源于结构理论、发展到连续体力学场问题，从静力分析到动力问题、稳 定问题和波动问题。随着计算机技术的发展与应用，为解决工程技术问题， 提供了极大的方便。
➢几何对称的变形体，利用其对称性，只选择对称部分进行网格划分。
金属塑性成形原理
二、位移函数的选择 ✓结构离散化后，要对单元进行力学特性分析。 ✓单元分析是有限元计算的核心，其任务是建立单元的结点力与结点 位移之间的关系，即建立单元的刚度矩阵。 ✓由弹性或塑性力学方程分析应力与应变，建立结点位移和内部应力 的关系，现借助虚功方程，导出单元结点力与结点位移的关系。
针对该问题研究者们提出了几种不同的处理方法， 典型的有拉格朗日（Lagrange）乘子法，罚函数法。
金属塑性成形原理
金属的塑性加工标准文档ppt
金属的塑性加工
一、单晶体的塑性变形
单晶体的塑性变形的基本方式有两种： 滑移和孪生。
滑移 晶体在切应力的作用下，晶体的一部分沿 一定的晶面(滑移面)上的一定方向(滑移方向)相对于 另一部分发生滑动。
滑移特点：
（1）滑移只能在切应力作用下才会发生，不同金属产生滑移的最 小切应力(称滑移临界切应力)大小不同。钨、钼、铁的滑移临 界切应力比铜、铝的要大蚀性降低。 二、多晶体的塑性变形
（2）金属的熔点 －－ 熔点越高, 最低再结晶温度也就越高。
（4）产生残余内应力 由于金属在发生塑性变形时，金属内部变形不均匀，位错
、空位等晶体缺陷增多，金属内部会产生残余内应力。
2.3.2 塑性变形后的金属在加热时组织和性能 的变化
变形金属进行再结晶后，金属的强度和硬度明显降 低，而塑性和韧性大大提高，加工硬化现象被消除 ，此时内应力全部消失，物理、化学性能基本上恢 复到变形以前的水平。
再结晶生成的新的晶粒的晶格类型与变形前、变 形后的晶格类型均一样。
2. 再结晶温度
最低再结晶温度与该金属的熔点有如下关系：
度、塑性、韧性等机械性能都显著降低。
应力集中，推迟裂纹形成和发展，金属 在断裂前可发生较大的塑性变形，金属 塑性提高。
细晶强化是金属的一种很重要的强韧化手段。
三、塑性变形对金属组织和性能的影响
1. 塑性变形对金属组织结构的影响 （1）纤维组织形成、晶粒发生变形
（2）亚结构形成
（3）形变织构产生 ：丝结构、 板结构
（5）滑移时晶体发生转动。
2 孪生 在切应力作用下晶体的一部分相对于另一
部分沿一定晶面(孪生面)和晶向(孪生方向)发生切 变的变形过程
发生切变、位向改变的这一部分晶体称为孪晶。
一、单晶体的塑性变形
单晶体的塑性变形的基本方式有两种： 滑移和孪生。
滑移 晶体在切应力的作用下，晶体的一部分沿 一定的晶面(滑移面)上的一定方向(滑移方向)相对于 另一部分发生滑动。
滑移特点：
（1）滑移只能在切应力作用下才会发生，不同金属产生滑移的最 小切应力(称滑移临界切应力)大小不同。钨、钼、铁的滑移临 界切应力比铜、铝的要大蚀性降低。 二、多晶体的塑性变形
（2）金属的熔点 －－ 熔点越高, 最低再结晶温度也就越高。
（4）产生残余内应力 由于金属在发生塑性变形时，金属内部变形不均匀，位错
、空位等晶体缺陷增多，金属内部会产生残余内应力。
2.3.2 塑性变形后的金属在加热时组织和性能 的变化
变形金属进行再结晶后，金属的强度和硬度明显降 低，而塑性和韧性大大提高，加工硬化现象被消除 ，此时内应力全部消失，物理、化学性能基本上恢 复到变形以前的水平。
再结晶生成的新的晶粒的晶格类型与变形前、变 形后的晶格类型均一样。
2. 再结晶温度
最低再结晶温度与该金属的熔点有如下关系：
度、塑性、韧性等机械性能都显著降低。
应力集中，推迟裂纹形成和发展，金属 在断裂前可发生较大的塑性变形，金属 塑性提高。
细晶强化是金属的一种很重要的强韧化手段。
三、塑性变形对金属组织和性能的影响
1. 塑性变形对金属组织结构的影响 （1）纤维组织形成、晶粒发生变形
（2）亚结构形成
（3）形变织构产生 ：丝结构、 板结构
（5）滑移时晶体发生转动。
2 孪生 在切应力作用下晶体的一部分相对于另一
部分沿一定晶面(孪生面)和晶向(孪生方向)发生切 变的变形过程
发生切变、位向改变的这一部分晶体称为孪晶。
“金属成形过程数值模拟与软件”实验指导的讲义45页PPT
要求 • 独立完成模拟过程分析，写出详细的分析报告 • 给出盘形件的等效应力、等效应变及流线分布图 • 给出载荷曲线
22
金属成形过程数值 模拟与软件
（1）
作业
（3）
（4）
（5）
工艺参数
• 锻造速度：5mm/s
• 摩擦系数：剪切摩擦，0.2
• 材料：AL-5083 23
金属成形过程数值 模拟与软件
“Interference” (2) 定位对象：上模和下模 (3) 参考对象：工件
注意
•只有划分网格的物体才可以作为参考对象。
14
金属成形过程数值 模拟与软件
பைடு நூலகம்
1.2 道钉锻造过程模拟
8. 定义接触条件 (1) 设置接触对 Master：上模和下模 Slave：工件 (2) 设置摩擦系数 剪切摩擦模型，0.3 (3) 生成接触节点
上机安排：
时间：14-16周，周三9~10节、周五7~8节
地点：材料学院325机房
3
金属成形过程数值 模拟与软件
第1节 DEFORM界面及道钉锻造模拟
4
金属成形过程数值 模拟与软件
1.1 DEFORM界面
➢DEFORM主界面
5
金属成形过程数值 模拟与软件
1.1 DEFORM界面
➢DEFORM前处理界面
25
金属成形过程数值 模拟与软件
第3节 道钉热锻过程模拟
26
金属成形过程数值 模拟与软件
3.1 道钉热锻过程模拟
1. DEFORM建模流程
27
金属成形过程数值 模拟与软件
3.1 道钉热锻过程模拟
2. 模拟参数设置 (1) 修改单位及模拟题目 (2) 选择热传输模式 (3) 修改步长设置
金属塑性成形PPT课件
工 ③应力状态：
塑
程 三向压应力—
性、 变
学
形
院 塑性最好、变形抗
晶内变形
滑移 孪生
滑动 晶间变形
转动
多晶体塑性变形的实质：
晶粒内部发生滑移和孪生；同时晶 粒之间发生滑移和转动。
.
10
二、塑性变形后金属的组织和性能
造 • 金属塑性变形时，在改变其形状和尺寸
纸 的同时，其内部组织结构以及各种性能
工 程
均发生变化。塑性变形时的温度不同，
学 金属变形后的组织和性能也有所不同。
纸
性能(如硬度、强度、塑性等)基本不变，
工
部分地消除残余应力；后者使冷变形金属 的强度、硬度显著下降，塑性和韧性显著
程 T再 = （0.35~0.4）T熔 提高，内应力和加工硬化完全消除，金属
学
又恢复到冷变形之前的状态，再次获得良
院
好塑性。
塑性变形后金属被拉长了的晶粒重新生核、结品，变为等轴品粒，这一过程 称为再结品。即温度再增加．金属原子获得更多能量，则以碎晶和杂质为结 鼎核重新结品成新的晶粒，从而完全消除加工硬化。
性能，应根据零件的工作
条件，正确控制金属的变
形流动和流线在锻件中的
分布。
14
纤维组织具有各向异性的特点：
（1）在平行于纤维组织的方向上：材料的塑性、韧性提 高，抗拉强度增加。
（2）在垂直于纤维组织的方向上：材料的塑性、韧性下
造 降，抗剪能力提高。
纸
为了充分利用纤维组
工
织的性能．设计制造
程
零件应尽量使零件受
生加工硬化．以此来提高其强度和硬度或提高其特殊性能。
加工硬化可用于金属强化，但对压力加工不利，使金属变形
《金属塑性成形方法》课件
《金属塑性成形方法》ppt课 件
目录
CONTENTS
• 金属塑性成形方法简介 • 金属塑性成形的基本原理 • 金属塑性成形的主要方法 • 金属塑性成形的质量控制 • 金属塑性成形技术的发展趋势
01 金属塑性成形方法简介
CHAPTER
金属塑性成形的基本概念
金属塑性成形是一种通过施加外 力使金属材料发生塑性变形，从 而获得所需形状和性能的加工方
大型金属件和复杂形状的金属件制造，如轴、齿轮、连杆等。
模型锻造
要点一
总结词
通过将金属坯料放置在模具中，在高温和高压下使其发生 塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的金属件。
要点二
详细描述
模型锻造是一种常见的金属塑性成形方法，通过将金属坯 料放置在模具中，在高温和高压下使其发生塑性变形，从 而获得所需形状和尺寸的金属件。模型锻造过程中，金属 坯料在高温和高压下发生变形，内部晶粒结构发生变化， 从而提高了金属的力学性能。模型锻造适用于中小型金属 件制造，如齿轮、轴承、气瓶等。
过程稳定可控。
在线检测
采用先进的在线检测技术，对成形 过程中的产品进行实时检测，及时 发现并处理问题。
成品检测
对成形后的产品进行全面的检测， 包括尺寸、外观、性能等，确保产 品质量符合要求。
05 金属塑性成形技术的发展趋势
CHAPTER
高性能金属材料的开发与应用
高强度钢
通过合金化、热处理等手段提高 钢材的强度和韧性，用于制造轻
流动法则与加工硬化
流动法则是描述金属在塑性成形过程中应力的分布规律。加工硬化是指 在塑性成形过程中，随着变形的进行，材料的强度和硬度逐渐提高的现 象。
金属塑性变形的工艺基础
塑性成形的基本方法
目录
CONTENTS
• 金属塑性成形方法简介 • 金属塑性成形的基本原理 • 金属塑性成形的主要方法 • 金属塑性成形的质量控制 • 金属塑性成形技术的发展趋势
01 金属塑性成形方法简介
CHAPTER
金属塑性成形的基本概念
金属塑性成形是一种通过施加外 力使金属材料发生塑性变形，从 而获得所需形状和性能的加工方
大型金属件和复杂形状的金属件制造，如轴、齿轮、连杆等。
模型锻造
要点一
总结词
通过将金属坯料放置在模具中，在高温和高压下使其发生 塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的金属件。
要点二
详细描述
模型锻造是一种常见的金属塑性成形方法，通过将金属坯 料放置在模具中，在高温和高压下使其发生塑性变形，从 而获得所需形状和尺寸的金属件。模型锻造过程中，金属 坯料在高温和高压下发生变形，内部晶粒结构发生变化， 从而提高了金属的力学性能。模型锻造适用于中小型金属 件制造，如齿轮、轴承、气瓶等。
过程稳定可控。
在线检测
采用先进的在线检测技术，对成形 过程中的产品进行实时检测，及时 发现并处理问题。
成品检测
对成形后的产品进行全面的检测， 包括尺寸、外观、性能等，确保产 品质量符合要求。
05 金属塑性成形技术的发展趋势
CHAPTER
高性能金属材料的开发与应用
高强度钢
通过合金化、热处理等手段提高 钢材的强度和韧性，用于制造轻
流动法则与加工硬化
流动法则是描述金属在塑性成形过程中应力的分布规律。加工硬化是指 在塑性成形过程中，随着变形的进行，材料的强度和硬度逐渐提高的现 象。
金属塑性变形的工艺基础
塑性成形的基本方法
第三节金属的塑性加工(共37张PPT)
正火组织
l 带状组织与枝晶偏析
l 被沿加工方向拉长有 关
l 。可通过屡次正火或 扩
l 散退火消除.
〔三〕塑性变形对金属组织与性能的影响
1. 塑性变形对金属组织结构的影响
(1) 纤维组织形成 金属发生塑性变形时，外形发生变 化，其内部的晶粒也相应地被拉长或压扁。当变形量 很大时，晶粒将被拉长为纤维状。
(2) 亚结构形成
塑性变形 还使晶
粒破碎为亚晶粒。
(3)形变织构的产生 由于
晶粒的转动，当塑性变形到达
• 理论上，整体刚性滑移——滑移困难 • 实际上，位错移动——滑移容易
近代物理学证明，实际晶体内部存在大量缺陷。其中，以位错 (图3-2a)对金属塑性变形的影响最为明显。由于位错的存在，局部原 子处于不稳定状态。在比理论值低得多的切应力作用下，处于高能位 的原子很容易从一个相对平衡的位置上移动到另一个位置上(图3-2b)， 形成位错运动。位错运动的结果，就实现了整个晶体的塑性变形(图 3-2c)。
再结晶退火温度对晶粒度的影响
2、预先变形度
预先变形度的影响，实质上是变形均匀程度的影响. 当变形度很小时，晶格畸变小，缺乏以引起再结晶.
当变形到达2~10%时，只有局部晶粒变形，变形极
不均匀，再结晶晶 粒大小相差悬殊， 易互相吞并和长大,
再结晶后晶粒特别 粗大，这个变形度
称临界变形度。
预先变形度对再结晶晶粒度的影响
滑移变形的特点 ： • ⑴ 滑移只能在切应力的作用下发生。产生滑移的最小
切应力称临界切应力.
⑵ 滑移常沿晶体中原 子密度最大的晶面和晶
向发生。因原子密度最 大的晶面和晶向之间原 子间距最大，结合力最 弱，产生滑移所需切应 力最小。
金属塑性成形原理---第九章_刚塑性有限元法及其应用ppt课件
ci
0
ci
bi
B 是联系单元内任一点的
称之为几何矩阵。
0
ui
v
0 i
u j
e
c m B
vj
bm
u m
v m
bj
0
cj
0
cj
bj
bm
0
cm
0
cm
b m
应变与节点位移的关系
合体，并用一个较简单问题的解去逼近复
杂问题的解。
有限法的普通解题步骤
1〕延续体的离散化
2〕选择满足某些要求的联络单元节点和单元内
部各点位移〔或速度〕的插值函数
3〕建立单元的刚度矩阵或能量泛函。
4〕建立整体方程
5〕解方程求未知节点的位移
6〕由节点位移，得用几何方程和物理方程，求
整个变形体的应变场、应力场。
xm
1
bi
1
1
ci
1
即得
xi
x j
xm
y j
ym
y j
ym
同理可求得
1
a
( a iv i a jv j a m v m )
4
2
1
a
(b iv i b jv j b m v m ) (9 2 b )
5
2
a 6 1 ( c iv i c jv j c m v m )
1〕位移方式必需包含单元的刚体位移
2〕位移方式必需包含有单元的常应变
项
3〕位移方式必需满足位移的延续性
0
ci
bi
B 是联系单元内任一点的
称之为几何矩阵。
0
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v
0 i
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0
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0
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b m
应变与节点位移的关系
合体，并用一个较简单问题的解去逼近复
杂问题的解。
有限法的普通解题步骤
1〕延续体的离散化
2〕选择满足某些要求的联络单元节点和单元内
部各点位移〔或速度〕的插值函数
3〕建立单元的刚度矩阵或能量泛函。
4〕建立整体方程
5〕解方程求未知节点的位移
6〕由节点位移，得用几何方程和物理方程，求
整个变形体的应变场、应力场。
xm
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即得
xi
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同理可求得
1
a
( a iv i a jv j a m v m )
4
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(b iv i b jv j b m v m ) (9 2 b )
5
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a 6 1 ( c iv i c jv j c m v m )
1〕位移方式必需包含单元的刚体位移
2〕位移方式必需包含有单元的常应变
项
3〕位移方式必需满足位移的延续性
金属的塑性加工教学PPT
在无模具或少模具情况下，对坯料施加外力，使其产生塑性变形，获得所需形状和性能的锻件。
自由锻
在模具腔内对坯料施加压力，使其产生塑性变形，获得所需形状和性能的锻件。
模锻
通过旋转轧辊对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，获得所需形状和性能的轧制产品。
轧制
通过挤压模具对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，获得所需形状和性能的挤压产品。
高强度材料
精密成形技术如激光成形和等离子喷涂等，在金属塑性加工中得到广泛应用，提高了加工精度和表面质量。
精密成形技术
数值模拟技术用于预测金属塑性加工过程中的变形行为、流动规律和工艺参数优化，有助于提高产品质量和降低成本。
数值模拟与优化
新材料与新技术的发展
随着智能化和自动化技术的不断发展，金属塑性加工将更加高效、精确和可控，实现自动化生产线和智能制造。
采取措施确保金属各部位受热均匀，以减小变形不均匀和开裂的风险。
加热均匀性
加热与温度控制
塑性变形过程
模具设计
根据产品形状和尺寸要求设计合理的模具结构。
变形方式选择
根据金属特性和产品需求选择合适的塑性变形方式，如轧制、锻造、挤压等。
变形程度控制
在保证产品质量的前提下，合理控制变形程度，以提高生产效率和降低能耗。
总结词
拉拔技术主要用于生产各种细线、丝材等制品，如钢丝、铁丝等。在拉拔过程中，金属坯料通过模具孔逐渐被拉长和变细，同时发生塑性变形。
详细描述
根据拉拔时金属坯料温度的不同，拉拔可分为热拉拔和冷拉拔两种。
总结词
热拉拔是将金属坯料加热至高温后进行拉拔，具有加工效率高、材料利用率高等优点，但产品精度相对较低。冷拉拔则是在常温下进行拉拔，产品精度高、表面质量好，但加工难度较大。
课件—塑性加工原理塑性与变形总 155页PPT文档
金属塑性加工中，研究变形物体内变形分 布（即金属流动）的方法很多。 常用的方法 有：网格法；硬度法 ；比较晶粒法。
图3-19 各种不同变形程度下镦粗圆柱 体的不均匀变形
图3-20 冷镦粗铝合金后垂直断面 上洛氏硬度变化
3. 3. 3 基本应力与附加应力
金属变形时体内变形分布不均匀，不但 使物体外形歪扭和内部组织不均匀，而且 还使变形体内应力分布不均匀。此时，除 基本应力外还产生附加应力。
图3-13 型钻中拔长 a) 圆型砧 b) V型砧 c) 凸型砧
图3-14 沿孔型宽度上延伸分布图
3. 2. 4 外端的影响
外端（未变形的金属）对变形 区金属的影响主要是阻碍变形区 金属流动，进而产生或加剧附加 的应力和应变。
（a）
图3-15 拔长时外端的影响
（b）
图3-16 开式冲孔时的“拉缩”Βιβλιοθήκη 5. 1. 1 塑性的基本概念
什么是塑性？ 塑性是金属在外力作用下产生永久变形 而不破坏其完整性的能力。
塑性与柔软性的区别是什么？ 塑性反映材料产生永久变形的能力。 柔软性反映材料抵抗变形的能力。
塑性与柔软性的对立统一
铅---------------塑性好，变形抗力小
不锈钢--------塑性好，但变形抗力高 白口铸铁----塑性差，变形抗力高
第4章 金属塑性加工的摩擦与润滑
§4. 1 概述 §4. 2 金属塑性加工时摩擦的特点及作用 §4. 3 塑性加工中摩擦的分类及机理 §4. 4 摩擦系数及其影响因素 §4. 5 测定摩擦系数的方法 §4. 6 塑性加工的工艺润滑
§4.1 概述
金属塑性加工中是在工具与工件相接触的条件 下进行的，这时必然产生阻止金属流动的摩擦 力。这种发生在工件和工具接触面间，阻碍金 属流动的摩擦，称外摩擦。由于摩擦的作用， 工具产生磨损，工件被擦伤；金属变形力、能 增加造成金属变形不均；严重时使工件出现裂 纹，还要定期更换工具。因此，塑性加工中， 须加以润滑。
图3-19 各种不同变形程度下镦粗圆柱 体的不均匀变形
图3-20 冷镦粗铝合金后垂直断面 上洛氏硬度变化
3. 3. 3 基本应力与附加应力
金属变形时体内变形分布不均匀，不但 使物体外形歪扭和内部组织不均匀，而且 还使变形体内应力分布不均匀。此时，除 基本应力外还产生附加应力。
图3-13 型钻中拔长 a) 圆型砧 b) V型砧 c) 凸型砧
图3-14 沿孔型宽度上延伸分布图
3. 2. 4 外端的影响
外端（未变形的金属）对变形 区金属的影响主要是阻碍变形区 金属流动，进而产生或加剧附加 的应力和应变。
（a）
图3-15 拔长时外端的影响
（b）
图3-16 开式冲孔时的“拉缩”Βιβλιοθήκη 5. 1. 1 塑性的基本概念
什么是塑性？ 塑性是金属在外力作用下产生永久变形 而不破坏其完整性的能力。
塑性与柔软性的区别是什么？ 塑性反映材料产生永久变形的能力。 柔软性反映材料抵抗变形的能力。
塑性与柔软性的对立统一
铅---------------塑性好，变形抗力小
不锈钢--------塑性好，但变形抗力高 白口铸铁----塑性差，变形抗力高
第4章 金属塑性加工的摩擦与润滑
§4. 1 概述 §4. 2 金属塑性加工时摩擦的特点及作用 §4. 3 塑性加工中摩擦的分类及机理 §4. 4 摩擦系数及其影响因素 §4. 5 测定摩擦系数的方法 §4. 6 塑性加工的工艺润滑
§4.1 概述
金属塑性加工中是在工具与工件相接触的条件 下进行的，这时必然产生阻止金属流动的摩擦 力。这种发生在工件和工具接触面间，阻碍金 属流动的摩擦，称外摩擦。由于摩擦的作用， 工具产生磨损，工件被擦伤；金属变形力、能 增加造成金属变形不均；严重时使工件出现裂 纹，还要定期更换工具。因此，塑性加工中， 须加以润滑。
金属塑性成形方法ppt课件
3〕排样：
即冲裁件在板料或带料上的布置方法。
排样原那么：合理。
目的：简化模具构造，提高资料利用率。
4〕提高冲裁质量的冲压工艺：
当冲裁件剪断面用做任务外表或配合外表时， 常采用整修、挤光、精细冲裁等冲压工艺以提 高冲裁质量。
⑵弯曲： 即将板料、型材或管材在弯矩的作用下弯成 具有一定曲率和角度的制件的成形方法。
拉深次数＜4~5次，且要求m1＜m2＜…＜ mn
3〕拉深缺陷：拉裂、起皱 拉裂---筒壁与底部的过渡处破裂。 防止措施： ①采用多次拉深，运用光滑剂； ②合理规定间隙及加大模具圆角半径。 起皱---由于切向压应力过大使毛坯失稳而
呵斥变形区折皱。 防止措施：①采用压边圈压紧坯料； ②间隙不能过大，m不能过小。
5.液态模锻 即将定量的熔化金属倒入凹模模腔内，在金属即将
凝固或未凝固形状下用冲头加压，使其凝固以得 到所需外形短见的加工方法。锻造设备可采用通 用液压机或公用液压机。
6.超塑成形
即利用金属在特定条件〔一定的温度条件、一定的变 速速度条件、一定的组织条件〕下具有的超塑〔高 的塑性和低的变形拉力〕来进展塑性加工的方法。
适于小型锻件的成批大量消费。 如飞机、机车、军工、轴承等制造业中的 齿轮、轴、连杆等零件。
〔3〕模锻方法
1〕锤上模锻： 即在锻锤上进展的模锻。 按所用设备和模具不同， 可分为锤模锻和胎模锻。
①锤模锻：即在各种模锻锤上进展的模锻。
★ 锻模模膛：→根据锻件外形和模锻工艺而 开设的凹腔。
●
模膛 种类
锤锻模具由带有燕尾的
2.摆动辗压
即上模的轴线与被辗压工件〔放在模下〕的轴线倾 斜一个角度，模具一面绕轴心旋转，一面、对坯 料进展紧缩的加工方法。
金属塑性加工力能计算.ppt
求解要点 工程法是一种近似解析法，通过对物体应力状态作一些简化假设，建立以主应力表示的简化平衡微分方程和塑性条件。 这些简化和假设如下： 1．把实际变形过程视具体情况的不同看作是平面应变问题和轴对称问题。如平板压缩、宽板轧制、圆柱体镦粗、棒材挤压和拉拔等。 2．假设变形体内的应力分布是均匀的，仅是一个坐标的函数。这样就可获得近似的应力平衡微分方程，或直接在变形区内截取单元体切面上的正应力假定为主应力且均匀分布，由此建立该单元体的应力平衡微分方程为常微分方程。
3．停滞区 一般粘着区与停滞区的分界面可近似取 ， 于是得： 积分得： 当 时， ，代入上式得： 于是 式中
4．滑动区与粘着区的分界位置 滑动区与粘着区的分界位置可由滑动区在 此点的 与粘着区在此点的 相等这一条 件确定，因此在rb点上有： 因此得：
使体素顺时针旋转的切应力为正，反之为负。
（a）塑性流动平面（物理平面），（b）正交曲线坐标系的应力特点，（c）应力莫尔圆 图8-1 平面应变问题应力状态的几何表示
平面应变问题
根据平面流动的塑性条件， （对Tresca塑性条件 ； 对Mises塑性条件 ） 于是，由图8-1c的几何关系可知，有 式中 ——静水压力 为最大切应力 方向与坐标轴ox的夹角，通常规定为Ox轴正向为起始轴逆时针旋转构成的倾角 为正，顺时针旋转构成的倾角 为负 。
近似塑性条件
边界条件
塑性区内
塑性变形的入口界面上径向应力
后端弹性区
作用在挤压垫上的平均单位压力
多余功和多余应变
挤压模锥面或“死区”锥面的约束，使坯料在塑性变形区的入口和出口处受到两次不同方向的剪切变形，而这种剪切变形对工件的外形变化并没有直接贡献。故通常把这种变形叫做多余应变。消耗于多余应变上的能量叫多余功。
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金属塑性加工过程有限元数值模拟 及软件应用(梅瑞斌编著)
演讲人
2 0 2 X - 11 - 11
目 录
0 1 前言
0 2 第1章绪论
0 3 第2章塑性力学及有限元理论基础
04
第3章不同软件及方法求解圆柱体等温压缩过程
0 5 第4章温度场ANSYS有限元数值模拟求解实例
0 6 第5章塑性加工过程变形ANSYS求解实例
2.1应力与应变
2.1.1点的应 力状态
2.1.2应力分 析
2.1.3应变分 析
第2章塑性力学及 有限元理论基础
2.2平衡微分方程与屈服准 则
2.2.1平衡 微分方程
1
2.2.2屈服 准则
2
第2章塑性力学及有限元理论基础
2.3变形抗力与条件简化
2.3.1变形 抗力模型
1
2.3.2平面 问题
2
2.3.3轴对 称问题
06 参考文献
第4章温度场ANSYS有限元数值模拟求解实例
4.1板坯空冷过程温度场求解实例
4.1.1问题提 出
4.1.2ANSYS 软件求解
4.1.3温度振 荡问题与分析
第4章温度场ANSYS有 限元数值模拟求解实例
4.2试样多阶段热处理过程温度场 求解实例
4.2.1问题 提出
1
4.2.2ANSY S软件求解
有第
限 元 理 论 基 础
章 塑 性 力 学 及
2
01
2.1应力与 应变
04
2.4弹塑性 有限元变刚
度法
02
2.2平衡微 分方程与屈
服准则
05
2.5刚塑性 有限元法
03
2.3变形抗 力与条件简
化
06
2.6温度场 有限元法
第2章塑性 力学及有限 元理论基础
2.7小结 参考文献
第2章塑性力学及有限元理论基础
5.2盒形件拉深过程求解实例
5.2.1问题 提出
1
5.2.2ANSY S软件求解
2
第5章塑性加工过 程变形ANSYS求 解实例
5.3板料冲孔过程求解实 例
5.3.1问题提 出
5.3.2ANSY S软件求解
5.3.3APDL 命令
0
7
第6章塑性加工过程耦合场有限元求解
第6章塑性加工过程耦合场有限元求解
3.7结果分析与讨论
01 3.7.1 不同软件求解 02 3.7.2单元划分对结
分析
果的影响
03 3.7.3 参数设定对结 04 3.7.4几何模型对结
果的影响
果的影响
05 3.7.5 网格重划分对 06 3.7.6摩擦类型对结
结果的影响
果的影响
第3章不同软件及方法求解圆柱体等温压缩过程
3.7结果分析与讨论
1.1金属塑性加工工艺 分类
1.1.2特种塑 性加工工艺
1.1.1基本塑 性加工工艺
1.1.3剧烈塑 性变形技术
第1章绪 论
1.2金属塑性加工主要 分析方法简介
1.2.1数学解析 法
1.2.3人工智能 法
1.2.2物理实验 解析法
1.2.4数值分析 法
0
3
第2章塑性力学及有限元理论基础
6.1热－应力耦合
01 ANSYS分析
6.1.1板坯冷却过程热－应力求解 6.1.2焊接过程热－应力求解
03 6.3小结
6.2变形－热耦合
02 DEFORM分析
6.2.1镁合金热轧过程变形－温度 求解 6.2.2车轮锻造过程变形－温度求 解
04 参考文献
感谢聆听
第5章塑性加工过程变 形ANSYS求解实例
5.1带孔薄板反复加载 过程求解实例
5.2盒形件拉深过程求 解实例
5.3板料冲孔过程求解 实例
5.4小结
参考文献
第5章塑性加工过程变形 ANSYS求解实例
5.1带孔薄板反复加载过程求解实 例
5.1.1问题 提出
1
5.1.2ANSY S软件求解
2
第5章塑性加工过程变形ANSYS求解实例
3
2.3.4边界 条件
4
第2章塑性力学及有限元理论基础
2.5刚塑性有限元法
2.5.1刚塑 性材料变分 原理
2.5.2常用 刚塑性有限 元法
第2章塑性力学及有限元理论基础
2.6温度场有限元法
2.6.1热传 导微分方 程
2.6.2热应 力有限元
0
4
第3章不同软件及方法求解圆柱体等温压缩过 程
第3章不同软件及方法求解圆柱体等温压缩过程
A
3.1实验 材料及方
法
B
3.2主应 力法求解
C
3.3ANS YS软件求
解
D
3.4MSC .Marc软
件求解
E
3.5ABA QUS软件
求解
F
3.6DEF ORM软 件求解
第3章不同软件及方法求解圆柱体等温压缩过 程
3.7结果分析与讨论 3.8小结 参考文献
第3章不同软件及方法求解圆柱体等温压缩过程
2
第4章温度场ANSYS有 限元数值模拟求解实例
4.3砂型铸造过程温度场求解实 例
4.3.1问题 提出
1
4.3.2ANSY S软件求解
2
第4章温度场 ANSYS有限元数值 模拟求解实例
4.4焊接过程温度场求解实 例
4.4.1问题提 出
4.4.2ANSY S软件求解
4.4.3APDL 命令
0
6
第5章塑性加工过程变形ANSYS求解实例
0 7 第6章塑性加工过程耦合场有限元求解
0
1
前言
前言
0
2
第1章绪论
第1章绪 论
01 1 . 1 金 属塑 性加工
工艺分类
03 1 . 3 有 限元 模拟技
术
05 1 .5 小 结
02 1 . 2 金 属塑 性加工
主要分析方法简介
04 1 . 4 常 用有 限元软
件简介
06 参考文献
第1章绪 论
3.7.7材料模型对结果的影响
0
5
第4章温度场ANSYS有限元数值模拟求解实例
第4章温度场 ANSYS有限元数 值模拟求解实例
01
4.1板坯空冷过程温度场求解实 例
0 2 4.2试样多阶段热处理过程温度场求 解实例
03
4.3砂型铸造过程温度场求解实 例
0 4 4.4焊接过程温度场求解实例
0 5 4.5小结
演讲人
2 0 2 X - 11 - 11
目 录
0 1 前言
0 2 第1章绪论
0 3 第2章塑性力学及有限元理论基础
04
第3章不同软件及方法求解圆柱体等温压缩过程
0 5 第4章温度场ANSYS有限元数值模拟求解实例
0 6 第5章塑性加工过程变形ANSYS求解实例
2.1应力与应变
2.1.1点的应 力状态
2.1.2应力分 析
2.1.3应变分 析
第2章塑性力学及 有限元理论基础
2.2平衡微分方程与屈服准 则
2.2.1平衡 微分方程
1
2.2.2屈服 准则
2
第2章塑性力学及有限元理论基础
2.3变形抗力与条件简化
2.3.1变形 抗力模型
1
2.3.2平面 问题
2
2.3.3轴对 称问题
06 参考文献
第4章温度场ANSYS有限元数值模拟求解实例
4.1板坯空冷过程温度场求解实例
4.1.1问题提 出
4.1.2ANSYS 软件求解
4.1.3温度振 荡问题与分析
第4章温度场ANSYS有 限元数值模拟求解实例
4.2试样多阶段热处理过程温度场 求解实例
4.2.1问题 提出
1
4.2.2ANSY S软件求解
有第
限 元 理 论 基 础
章 塑 性 力 学 及
2
01
2.1应力与 应变
04
2.4弹塑性 有限元变刚
度法
02
2.2平衡微 分方程与屈
服准则
05
2.5刚塑性 有限元法
03
2.3变形抗 力与条件简
化
06
2.6温度场 有限元法
第2章塑性 力学及有限 元理论基础
2.7小结 参考文献
第2章塑性力学及有限元理论基础
5.2盒形件拉深过程求解实例
5.2.1问题 提出
1
5.2.2ANSY S软件求解
2
第5章塑性加工过 程变形ANSYS求 解实例
5.3板料冲孔过程求解实 例
5.3.1问题提 出
5.3.2ANSY S软件求解
5.3.3APDL 命令
0
7
第6章塑性加工过程耦合场有限元求解
第6章塑性加工过程耦合场有限元求解
3.7结果分析与讨论
01 3.7.1 不同软件求解 02 3.7.2单元划分对结
分析
果的影响
03 3.7.3 参数设定对结 04 3.7.4几何模型对结
果的影响
果的影响
05 3.7.5 网格重划分对 06 3.7.6摩擦类型对结
结果的影响
果的影响
第3章不同软件及方法求解圆柱体等温压缩过程
3.7结果分析与讨论
1.1金属塑性加工工艺 分类
1.1.2特种塑 性加工工艺
1.1.1基本塑 性加工工艺
1.1.3剧烈塑 性变形技术
第1章绪 论
1.2金属塑性加工主要 分析方法简介
1.2.1数学解析 法
1.2.3人工智能 法
1.2.2物理实验 解析法
1.2.4数值分析 法
0
3
第2章塑性力学及有限元理论基础
6.1热－应力耦合
01 ANSYS分析
6.1.1板坯冷却过程热－应力求解 6.1.2焊接过程热－应力求解
03 6.3小结
6.2变形－热耦合
02 DEFORM分析
6.2.1镁合金热轧过程变形－温度 求解 6.2.2车轮锻造过程变形－温度求 解
04 参考文献
感谢聆听
第5章塑性加工过程变 形ANSYS求解实例
5.1带孔薄板反复加载 过程求解实例
5.2盒形件拉深过程求 解实例
5.3板料冲孔过程求解 实例
5.4小结
参考文献
第5章塑性加工过程变形 ANSYS求解实例
5.1带孔薄板反复加载过程求解实 例
5.1.1问题 提出
1
5.1.2ANSY S软件求解
2
第5章塑性加工过程变形ANSYS求解实例
3
2.3.4边界 条件
4
第2章塑性力学及有限元理论基础
2.5刚塑性有限元法
2.5.1刚塑 性材料变分 原理
2.5.2常用 刚塑性有限 元法
第2章塑性力学及有限元理论基础
2.6温度场有限元法
2.6.1热传 导微分方 程
2.6.2热应 力有限元
0
4
第3章不同软件及方法求解圆柱体等温压缩过 程
第3章不同软件及方法求解圆柱体等温压缩过程
A
3.1实验 材料及方
法
B
3.2主应 力法求解
C
3.3ANS YS软件求
解
D
3.4MSC .Marc软
件求解
E
3.5ABA QUS软件
求解
F
3.6DEF ORM软 件求解
第3章不同软件及方法求解圆柱体等温压缩过 程
3.7结果分析与讨论 3.8小结 参考文献
第3章不同软件及方法求解圆柱体等温压缩过程
2
第4章温度场ANSYS有 限元数值模拟求解实例
4.3砂型铸造过程温度场求解实 例
4.3.1问题 提出
1
4.3.2ANSY S软件求解
2
第4章温度场 ANSYS有限元数值 模拟求解实例
4.4焊接过程温度场求解实 例
4.4.1问题提 出
4.4.2ANSY S软件求解
4.4.3APDL 命令
0
6
第5章塑性加工过程变形ANSYS求解实例
0 7 第6章塑性加工过程耦合场有限元求解
0
1
前言
前言
0
2
第1章绪论
第1章绪 论
01 1 . 1 金 属塑 性加工
工艺分类
03 1 . 3 有 限元 模拟技
术
05 1 .5 小 结
02 1 . 2 金 属塑 性加工
主要分析方法简介
04 1 . 4 常 用有 限元软
件简介
06 参考文献
第1章绪 论
3.7.7材料模型对结果的影响
0
5
第4章温度场ANSYS有限元数值模拟求解实例
第4章温度场 ANSYS有限元数 值模拟求解实例
01
4.1板坯空冷过程温度场求解实 例
0 2 4.2试样多阶段热处理过程温度场求 解实例
03
4.3砂型铸造过程温度场求解实 例
0 4 4.4焊接过程温度场求解实例
0 5 4.5小结