有限元铝合金镦粗变形过程应变场分布的研究模拟(5)
测量金属的塑性变形，特别是大塑性变形的数值和分布，最广泛采用的一种方法为网格法。它是通过贴膜、印刷或是光刻的方法在被测试件表面上附着一层网格，在拉、胀成形时，网格与试件一同变形，通过测量网格变形前后的尺寸，计算得到各点应变，常用的网格有两种：圆形网格和方形网格。如图1.3所示。
图1.3 测量网格
1.5 选题的目的和意义
铝加工产品应用广泛，建筑、汽车、高铁、飞机、电子等均用到铝材品种，市场存在很大需求。铝合金作为高性能轻型合金材料，将是新材料"十二五"规划中重点发展的新材料之一，并配套专项工程予以支持，电网投资为铝消费提供新亮点。在"十二五"期间，电线电缆行业将进入需求爆发期，而发展特高压将是电网发展的重中之重。预计"十二五"期间我国将投资超过5000亿元。2012年全国计划新开工城镇保障性安居工程700万套以上，基本建成500万套，按目前装修标准，每平米所消耗的铝合金更多，约1.4-1.5公斤来计算，将使2012年内的铝合金需求量增加35-37.5万吨。此外，我国目前的城市化率仅为46%，城市化的发展将有效增加对铝的需求。随着汽车节能、减轻重量的诉求，汽车用铝板将逐渐替代钢板，未来，汽车用铝板将有很大的市场，主要用于汽车引擎盖和车门。铝合金车轮是铝合金在汽车上第二个应用广泛的领域。因为质轻、散热性好并具有良好的外观，铝合金车轮逐渐代替了钢轮毂。
圆柱镦粗过程是一个受诸多因素影响的复杂变形过程。随着计算机模拟技术的发展，运用有限元数值模拟可以在计算机上反复模拟实现圆柱镦粗过程，通过改变各种参数，揭示圆柱镦粗过程的成形规律，研究各种因素对成形过程的作用和影响，掌握圆柱镦粗过程中的金属流动情况，预测镦粗时可能存在的缺陷，进而实现镦粗工艺参数的优化，从而避免传统方法中反复试验所带来的人力、物力的浪费，提高圆柱形件预成形的技术经济效益。因而，运用有限元法数值模拟圆柱镦粗过程，对圆柱形件预成形锻造生产具有重要的指导意义。随着塑性成形技术的发展以及用户越来越高的产品质量要求，锻造产品不仅要满足形状尺寸的要求，而且更加注重产品综合机械性能的提高。运用计算机数值模拟与塑性成形过程研究相结合，有助于塑性加工科学从定性研究转向定量研究，从带有经验性的处理方法转向科学的处理方法，为人们全面了解成形过程的影响因素，准确分析和控制成形过程提供理论依据和技术基础。
1.6本课题的研究内容
对铝合金坯料镦粗变形过程进行模拟研究，分析工艺条件对坯料内部应变场分布的影响，给出应变场分布的规律，并采用网格法对数值模拟结果的合理性进行实验验证，最后分别用Gaussian函数、柯西-洛伦兹函数以及Voigit函数对对称轴处压应变分布规律进行拟合。
1．根据课题内容和要求进行大量文献资料查阅，完成开题报告以及英文文献的译文工作。
2. 了解铝合金坯料镦粗变形工艺。
3．了解国内外有限元模拟技术在铝合金坯料镦粗变形中的现状及发展趋势。
4．能够熟练运用有限元软件模拟分析工艺条件对坯料内部应变场分布的影响，给出应变场分布的规律，并采用网格法对数值模拟结果的合理性进行实验验证
5．对试验结果进行分析，整理试验数据。
6. 完成论文的撰写。
2有限元数值模拟及DEFORM简介
2.1 引言
近年来随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视，已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径，现在从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算，其在机械制造、材料加工、航空航天、汽车、土木建筑、电子电器，国防军工，船舶，铁道，石化，能源，科学研究等各个领域的广泛使用已使设计水平发生了质的飞跃。