DEFORM-3D有限元铝合金拔长变形过程应变场分布的研究(4)
1.4.2有限元模拟对拔长应变分布的意义
从以上研究结果可以看出, 应用Deform有限元软件可以方便地得到其三文应变分布, 其结果可以为研究各方法的机理, 研究各参数下应变规律模拟效果，以及最后制定合理的工艺参数提供依据。[9]应用有限元软件对铝合金拔长应变过程进行模拟，建立相应的模型;模拟分析了在连续拔长过程中铝合金的应力应变,得到了其在拔长过程中的变形规律,可为拔长工艺及铝合金设备设计提供参考依据,从而进一步优化铝合金拔长的技术,以提高质量和产量。
1.5选题的目的和意义
铝合金由于密度小、比强度和比刚度高等优点，已大量用在各个工业部门，铝合金锻压件已成为各个工业部门机械零件必不可少的毛料。铝合金可以在锻锤、机械压力机、液压机、顶锻机、扩孔机等各种锻造设备上锻造，可以自由锻、模锻、顶锻、辊锻和扩孔。一般来说，尺寸小、形状简单、尺寸偏差要求不严的铝合金锻件，可以容易地锤锻造出来，但是对于规格大、要求剧烈变形的铝合金锻件，则宜选用水（液）压机来锻造。对于大型复杂的、整体结构的铝合金锻件则非采用大型模锻液压机来生产不可。特别是近10年来，随着科学技术的进步和国民经济的发展，使铝合金锻件向大型整体化、高强高韧化、复杂精密化的方向发展，这大大促进了大、中型液压机的发展。
本次课题中引入了数值模拟、网格法分别对铝合金拔长变形过程应变场变化进行模拟和实验的研究。在大型转子生产过程中, 浇铸钢锭时不可避免地产生疏松、缩孔、偏析和夹杂等缺陷, 锻造起着消除缺陷改善组织性能的作用。如果在锻造中不能很好地消除这些缺陷, 将影响产品质量, 甚至产生废品, 造成重大损失。通过锻造过程的模拟研究,可以探讨不同工艺方案参数对心部应力应变场及最终压实效果的影响, 从而优化工艺,提高产品质量。
Deform有限元软件对铝合金拔长应变过程进行模拟，可以模拟金属在连续拔长应变过程中的变化，得到其变形规律,可为拔长工艺及铝合金设备设计提供参考依据,从而进一步优化铝合金拔长的技术。
网格法应变分析技术作为一种解决金属体积变形分析的手段,已被广泛应用于生产中。对于一般研究的非均匀应变场问题,大都需要对网格作全场分析。只要对横竖两边的变形进行测量, 就可以通过计算确定最大应变的数值和方向。随着数字图像处理技术在传统的变形测量方法中的应用,对变形网格尺寸的测量技术进入了数字化、自动化的时代。由于方形网格变形后成为矩形网, 无论测试大、小变形都能保证精度。
1.6课题的研究内容
对铝合金坯料拔长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Vogit函数对对称轴处压应变分布规律进行拟合。具体研究内容如下：
1.了解对铝合金坯料拔长变形过程应变场分布进行研究的意义。
2.能够运用DEFORM软件对铝合金拔长变形过程进行数值模拟。
3.分析各种工艺条件对铝合金坯料内部应变场分布的影响规律，并采用网格法对数值模拟结果进行实验验证。
4.能够对试验结果进行函数拟合与分析。
2 金属塑性成形工艺有限元数值模拟技术
2.1 引言
金属塑性加工成形是现代制造业中金属加工的重要方法之一。近几十年来，随着先进技术及塑性计算力学的飞速发展，传统分析方法已经证明不能适应现代工业发展的需要。一种融计算机图形学、数值计算方法、塑性成形理论与工艺等技术于一体，能够充分发挥当今超级计算机和高性能工作站计算潜力的数值模拟软件系统正在逐渐建立起来。正是由于这些技术的结合，开创了金属塑性成形问题的计算机辅助设计、模拟与制造的新领域，从而使模拟式设计方法代替传统的经验设计方法研究，成为当前国际上成形工艺及模具设计研究的新方向[10]。现在用于金属塑性成形领域的数值分析方法主要有：滑移线场数值分析方法、能量数值分析方法、上限数值分析方法、边界数值分析方法、有限单元数值分析方法，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，主要表现在以下几个方面[11]：