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上机匣锻造时径向筋条成形过程的数值模拟
第 4卷 第 2期 塑性工程学报 Vo1.4No.2
1997年 6月 JOURNAL OFPLASTICITY ENGINEERING Jun. 1997
上机匣锻造时径向筋条成形过程的数值模拟
r 叮白
(哈尔滨工业大学 150001)郝南海 吕 炎
摘 要 采用三维刚塑性有限元法模拟了上机匣锻造时径向筋条的成形过程,得到了各主要变形
场量的分布及金属流动规律,为合理地确定锻造工艺方案提供了依据
粕词 彳; ,象 :f;,
1 引 言
上机匣为某型号直升机传动系统中的关键部件,其锻件形状如图1所示,材料为MB15镁
合金。出于减重及耐环境腐蚀的原因,径向筋
条窄而高,且不允许通过机加工修形,锻造成
形十分困难。
本文针对上机匣的成形特点,采用三维刚
塑性有限元法模拟了该件锻造时径 向筋条的 商lL』翌里堂———J.l’
成形过程,为合理地确定该件的锻造工艺方案
提供了依据 。
2 有限元基本公式
/
。
刚塑性材料变形 同题 可用下面的变分方
程表示:
一
L +L dd—Is,~eCa=。
(1)
图1 上机匣锻件图
式中 ——引人体积不变条件的惩罚因子 ,
Fig·1 Shapeoftheuppercaseforging
本文取 10
— — 等效应力,-=Ii3一 )
— — 等效应变速率,;一(号编)÷
— — 体积应变速率, =
F—— 外力矢量
.
1O 塑性工程学报 第 4卷
y——速度矢量
工件与模具接触面上的摩擦力按常摩擦力模型处理 :
7一一叫扣 ( t (2)
式中 m——摩擦因子
r——材料剪切屈服应力
y——工件与模具之间相对滑动速度的大小
yo——模具速度的大小
n——比模具速度小几个数量级的常数,取 lO
t——接触面上相对滑动速度的单位矢量
经有限元离散后,式 (1)变成一组以结点速度为未知量的非线性方程组
G()一 0 (3)
采用Newton--Raphson法求解:
aIi巍+一G()Ii‘ (4)
+ 一 瓦+ (5)
卢为减速因子,op≤1。
3 飞边部处理
锻造时,金属一方面充填模腔,一方面由飞边桥 口处流出形成飞边。模拟计算时,若将
飞边部分列入计算范围,不仅计算量增大,且由于飞边形状难以描述 ,处理较困难。本文在
模拟计算时将飞边部分沿飞边桥部出口处切除,对于圆盘类锻件
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