文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
纯铜等径角挤压过程计算机模拟研究
姓名:唐向前
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:丁雨田
20090427
摘要等径角挤压简称际踝魑V票复蟪寸亚微米、纳米级块体材料的有效方法之一,日益受到材料科学界的重视,被认成形是一个多因素耦合作用下的宏观变形和微观组织演变交互影响的复杂成形过程。研究宏观变形和微观组织演变规律,是成形前沿领域迫切需要解决的重要课题。为此,本文采用数值模拟对纯铜变形过程宏微观变形过程进行了系统的研究,主要研究内容和结果如下:建立了成形有限元模型,解决了材料模型、单元选取、网格、边界条件处理、摩擦、求解器和增量步长选取等关键问题。基于一软件平台,将纯铜的微观组织演变计算模型与宏观有限元计算模型相集成,成功地实现了变形和微观组织演对过程变形和微观组织演变进行了模拟分析,揭示了试样变形过程、等效应变场、变形均匀性、应变速率、等效应力场、温度场的分布规律。对挤压路径、挤压道次、模具拐角对等效应变的影响规律进行了分析。成形过程中,在材料内部各处的等效应力是不均匀的,最大等效应力集中在模具转角靠近下模模壁处即材料发生塑性变形的通道转角处。在模具剪切变形区域内,应变速率最大。纯铜成形过程中,挤压变形使试样温度升高到孀笥摇N露研究揭示了成形过程动态再结晶体积分数、动态再结晶晶粒尺寸、再结晶体积分数及平均晶粒尺寸的大小及分布规律,分析了挤压路径和挤压道次对微观组织演化规律的影响。挤压过程前期,没有动态再结晶,随着挤压过程的继续进行,动态再结晶体积分数增大,分布越来越均匀。随着挤压过程的进行,新生动态再结晶晶粒尺寸增大,但是由于挤压过程变形的分布不均匀性,导致试样中新生的动态再结晶晶粒的分布也不均匀。沿路径挤压后动态再结晶体积分数分布最均匀。沿路径挤压后试样的动态再结晶晶粒尺寸和晶粒尺寸最小,分布也最均匀。为了验证模拟结果的正确性,采用理论分析结合实验验证的方法对模拟结果进行了对比验证。结果表明,模拟结果与理论分析结果和实验结果一致。关键词:纯铜;;变形行为;微观组织演变;有限元模拟为是最有前途的制备超细晶材料工艺。变的模拟。
琣一,,,,,,甀,妫甌—甊,,琧,琧,瓸’.琫,.琲,,甋.,
硕上学位论文,;:;籉,
剔磁辄俨翅可甲作者签名:锄纲翻作者签名:锄白亏动日期:年‘月纱日兰州理工大学学位论文原创性声明和使用授权说明易窍作者签名:/殄俐。∥原创性声明学位论文版权使用授权书H呵/汐本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。肴年年期期日日
第滦髀引言细化晶粒是提高材料性能的重要手段,材料工作者们对细化晶粒的方法做了大量的探索研究,近一二十年来材料已经发展到了纳米级,纳米材料在光、热、电、磁、力学以及化学性质上都显示出许多奇异的特征。但在实验中,人们发现目前制备更多有应用价值的大块体纳米结构材料仍存在一定的困难。具有微米级或亚微米级超细晶的金属虽然没有纳米材料性能那么优越,却也展现出大量不同寻常的性能,而且与纳米材料相比这些材料也更容易制备,因此超细晶材料的制备也成为近年来材料科学领域的一个研究热点。成形是获取超细晶材料的先进塑形成形技术,顺应了先进塑形成形技术的发展方向,因而在塑形加工中倍受重视。然而,由于成形是一个受多因素交互影响的宏观变形和微观组织演变相耦合的复杂成形过程,目前人们对成形过程中的宏观变形及微观组织演变规律缺乏深入认识和掌握,导致该技术的成形质量难以控制。因此,有必要深入研究成形过程中宏观变形和微观组织演变,掌握工艺参数对宏观变形和微观组织演变的影响规律,从而为技术应用于实际生产提供科学的工随着数值模拟技术的应用,传统的经验设计方法迅速地被更有效的基于模拟的设计方法所代替。所谓模拟式设计就是对成形过程中的金属流动行为进行跟踪描述,并在计算机上反复演示成形过程,以揭示金属流动的实际规律和研究各种因素对成形过程的作用及影响。这样,设计人