固定针挤压铝合金无缝管材穿孔阶段金属的流动分析.pdfVIP

Lw2010铝型材技术(国际)论坛文集 固定针挤压铝合金无缝管材穿孔阶段金属的流动分析 石峰1，叶朋飞1，王、煜2，刘丽英3 (1．青岛海源合金新材料有限公司。山东青岛266316； 2．西北工业大学，陕西西安710000；3．辽宁忠旺集团，辽宁辽阳111003) 摘要：本文利用Deform 3D有限元软件研究了固定针挤压铝合金无缝管材时穿孔阶段的材料流动规律，得出了材料的速度图、应 力图、应变图以及温度图，为制定挤压无缝管材时的穿孑L工艺提供了一些建设性的参考意见，并提出了一种研究挤压无缝管材的新 方法。 关键字：无缝管；穿孔阶段；有限元模拟；Deform一3D 引言 1 有限元的基本理论 铝合金无缝管材作为一种典型的铝合金加工材， 对铝合金挤压过程的模拟采用刚塑|生有限元理论 虽然在整个铝合金挤压材中所占的比例不大，但其应 作为计算模型。刚塑性有限元法适用于大变形问题， 用范围非常广泛，并在不断扩大，其产量也在迅速增 忽略材料的弹性变形，采用列维一米席斯(1evy—Mi． 加。1990年，我国仅生产铝合金无缝管材1．3万吨， 到2000年增加到了5．3万吨，2005年则达到了创纪录量为节点速度。它通过在离散空间对速度的积分来处 的孤4万吨。而且，我国还由—个铝合金管材的净进 理几何非线性，因而解法相对简单，并且求解效率高。 以下是刚塑l生理论的基本方程”J。 口国转变成为净出口国，2000年净进口1．16万吨，而 2005年则净出口0．61万吨【I．2j。硬铝合金的管材在航平衡微分方程： 空航天以及军工等领域应用广泛，但由于其加工难度 较大，所以产量受到限制。长期以来科研工作者对这 Ⅱ=西虮肼V。ds+．r，詈知 (1) 些硬铝和超硬铝合金的无缝管材的生产做了大量的研 几何方程：；=÷(vi’j+％) (2) 究工作，也取得了一些突出的成绩。在铝合金的无缝 管生产中，采用固定针穿孔挤压可以使管材的偏心相 (3) 本构方程：Oij=了2_cr删 对较小，可节约钢材，还可以实现无润滑挤压，从而 ￡ 生产出内表面优良的高质量铝合金管材，所以固定针 屈服准则：÷盯’。盯’。=K2 (4) 挤压法在实际生产中受到了广泛的重视口】。但是，采 』o 用这种方法生产管材时，由于承受载荷比较大，挤压 体积不可压缩条件：￡碰=0 (5) 针容易断裂，本文在前人的基础上，利用有限元软件 边界条件：盯iinj=Fi(应力边界SF上)(6) 模拟了在穿孔阶段金属的流动规律及相应的一些物理 v。=vi(速度边界sv上) (7) 场，从金属坯料的角度对这个问题进行了一些思考， 以上所给出的方程利用Markov变分原理进行数值求 并提出了一些参考性的意见。 解，即对能量泛函(8)求极值，为问题的真实解。 利用罚函数Ot将体积不变条件引入原泛函中，从而得