大型风电主轴模锻过程数值模拟(2)
随着全球经济的迅速发展，对环境的影响越来越大，而风能作为一种新兴的绿色能源有着可再生可循环利用的有点，可以预见风电行业必将在能源领域中成为比重大的朝阳产业，而这也意着对风电设备提出了巨大的考验，而风电主轴作为大型轴类锻件，使用环境比较恶劣，且生产时间长，效率低，费用高，这系列因素都对锻件的锻造质量水平有着相当高的要求，否则，一旦报废，得不偿失，本文主要是对风电主轴尤其是模锻成形过程，采用三文有限元方法进行温度场及应力场数值模拟与仿真，分析风电主轴锻件模锻成形过程中温度及应力应变的分布与变化规律，分析金属变形流动规律，为风电主轴锻件模锻成形提供理论基础，从而研究锻造温度、加热时间、锻压力等工艺参数与锻件力学性能、晶粒度、组织及其均匀性的关系，进行自由锻造工艺优化，得出工艺参数对锻件组织及性能的影响规律。
1.2国内外研究动态
1.2.1 锻件锻造工艺研究现状
1.2.2数值模拟技术在模锻成形中的应用研究
1.3有限元模拟软件DEFORM-3D简介
DEFORM-3D是一套集成了原材料，成形，热处理和机械加工，专门用来模拟3D材料流动的理想的有限元模拟软件，其基础理论属于刚塑形有限元法，适用于热，冷温成形，如金属流动，锻造载荷，模具应力，缺陷等方面可以提供极高的理论分析价值。该软件不需要人工处理，有强大的自动网格重划功能，并且可相应的在精度要求高的地方划分成比较细密的网格。该软件图像界面的功能很灵敏，计算模拟结果很精确，便于用户观察结果。而且该软件可以根据不同的材料性能恻然悬着不同的计算方法，有着非常丰富的材料库，材料模型有弹性，刚塑形，热弹塑性，热刚粘塑性，粉末材料，刚性材料以及自定义材料，这对于3D过程模拟非常重要。软件主要有前处理器，模拟处理器和后处理器三大模块组成。前处理器主要是作为材料模型和力学模型的建立，会自动生成边界条件，确保数据尊却快速可靠，模拟处理器主要是进行真正的有限元模拟分析过程，后处理器主要是对运算结果进行显示，如温度场，应力场，压力行程曲线等，此外用户还可以列点进行跟踪，对个别点的轨迹，应力，应变，破坏程度进行跟踪观察 [1]。
1.4本课题研究内容
本课题针对大型风电主轴锻件制造过程，尤其是模锻成形过程，采用三文有限元模拟软件DEFORM-3D建立起大型轴类锻件模锻过程有限元模型，从而获得大型轴类锻件锻造过程温度及应力分布规律以及塑性变形规律；得出锻造工艺参数对锻件组织及性能的影响规律，为大型锻件热成型过程视觉检测技术试验提供理论依据。主要研究内容包括：
（1）分析大型轴类锻件锻造过程及工艺特点；
（2）采用有限元方法，建立大型轴类锻件锻造过程数学模型；
（3）选择有限元分析软件，对大型轴类锻件锻造过程进行温度场和应力场模拟计算；
(4)通过有限元分析软件，对大型轴类锻件模具上的载荷分布以及金属的流动形式进行了数值分析，进而研究锻造过程的塑形变形规律，以及锻造中的缺陷形成规律。
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