分流模挤压非对称断面铝型材有限元数值模拟分析.pdf

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分流模挤压非对称断面铝型材有限元数值模拟分析1 分流模挤压非对称断面铝型材有限元数值模拟分析2 分流模挤压非对称断面铝型材有限元数值模拟分析3 分流模挤压非对称断面铝型材有限元数值模拟分析4 分流模挤压非对称断面铝型材有限元数值模拟分析5 分流模挤压非对称断面铝型材有限元数值模拟分析6
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 32   材料工程/2013年3期   分流模挤压非对称断面铝型材   有限元数值模拟分析    ——   — FEMSimulationofanA1alloyProfilewithNon-symmetrical     CrossSectionDuringPortholeExtrusion 黄东男,于 洋,宁   宇。,马玉   (1内蒙古工业大学材料科学与工程学院,呼和浩特010051;            2北京航空材料研究院,北京100095;3中汇国际钢铁冶金部,北京100020)  —       HUANGDongnan,YUYang,NINGYu。,MAYu           (1SchoolofMaterialsScienceandEngineering,InnerMongoliaUniversity       ofTechnology,Hohhot010051,China;2BeijingInstituteofAeronautical        Materials,Beijing100095,China;3IronSteelDepartmentofZhonghui     InternationalInsuranceBrokersCo.,Ltd.,Beijing100020,China)           摘要:采用了一种基于Deform-3D结合Pro/Engineer的对分流模挤压过程中焊合面相互穿透网格进行重构的技术,并       对空心型材分流模挤压过程中金属的流动行为、温度场及模芯受力情况进行了模拟分析。结果表明,网格重构技术对于          空心型材挤压的数值模拟具有可行性,可实现焊合面与对称面不一致(非流动对称面)空心型材的分流、焊合及成形的挤          压全过程的仿真,从而为研究挤压全过程(尤其是焊合过程)的金属流动行为、模具结构的合理性、变形体的温度场分布       情况、焊合阶段模具的受力等提供了一种新的计算分析方法。       关键词:分流模挤压;网格重构;数值模拟;Deform一3D— doi:10.3969/j.issn.10014381.2013.03.007  中图分类号:TG379  文献标识码:A —— 文章编号:10014381(2013)03~003206 —   —       Abstract:AmeshreconstructiontechnologyofweldingplaneisintroducedbasedonDeform一3Dand         Pro/Engineersoftware.Applyingthetechnology,themetalflowingbehaviors,temperaturefieldsand               mandrelstressdistributionsduringthewholeextrusionprocessesoftwohollowprofilesareanalyzed.             Theresultsshowthat,thereconstructiontechnologyiseffectiveforsimulationthewholeextrusion          process(includingdividing,weldingandforming)ofhollowprofileswithirregularcrosssection.The —             meshreconstructiontechnologyprovidesanewmethodtoinvestigatethemetalflowingbehavior,die           structureoptimization,temperaturedistributionofingot,diestressduringweldingstageofporthole extrusion.     Keywords:portholeextrusion;meshesreconstruction;numericalsimulation;Deform一3D                  铝合金空心型材分流模挤压成形时,由于金属        在高温且密闭的模具中流动,通过物理模拟方法较                    难获得准确全面的金属流动变形规律,而采用有限       元数值模拟技术对整个挤压过程进行仿真,通过对         变形体和模具所受的温度场、速度场、应力场、应变    场等物理量的分析,预测制品成形质量,进而减少甚       至替代传统模具设计过程中的反复试模工作,对提      高生产效率和产品质量、降低生产成本具有重要意   义卜。    国内外大学通过有限元法对圆管、方管、冷凝器   管、口琴管的分流模挤压过程进行了模拟分析,获得了                挤压过程金属流动行为、死区分布、挤压力变化、温度    场、模具受力及焊合质量等信息[5]。然而以上的模              拟分析只能针对型材断面具有对称性,同时焊合面可    简化为刚性对称面,从而可采用l/2或1/4几何模型  进行计算的空心型材。而对于非对称断面型材由于无     法采用i/2或1/4几何模型进行计算,模拟时存在焊  合面网格的穿透与分离的缺陷,最终导致挤压过程模   拟无法完成,因此不能分析此类空心型材挤压过程的 金属流动变形行为,无法准确获得分流孔配置等对焊  合面位置、焊合质量、型材成形质量的影响,难以为合  理的模具结构尺寸设计提供足够的信息。   分流模挤压非对称断面铝型材有限元数值模拟分析 37     温度场分布、焊合阶段模具的受力情况等提供了一种 新的计算分析方法。   (3)可预测非对称断面空心型材挤压模具结构的    合理性及挤出型材质量,从而为此类型材的分流模挤 压模具结构与尺寸的合理设计及实际生产提供参考。        (4)焊合面网格重构技术目前存在的主要问题        为,满足焊合面重构准则的焊合面网格模型提取及      修复过程皆为人工干预,对于焊合面较多的型材时,     修复过程耗时较长。为此以后工作需要对修复过程       进行程序开发,完成焊合面的自动修复重构,从而提  高计算效率。 参考文献             Eli村上哲.7',L,=厶合金押出材E加工技衍EJ].塑性加 —  工,2008,49(567):2530.         — MURAKAMIS.Adoptionofaluminumextrusionanditstechnol         ogy[J].JournaloftheJapanSocietyforTechnologyofPlasticity,—  2008,49(567):2530.         E2]谢建新,刘静安.金属挤压理论与技术EM],北京:冶金工业出版  社,2001.        [33XIEJX,MURAKAMIT,IKEDAK.Experimentalsimulation        ofmetalflowinporthole-dieextrusion[J].JournalofMaterials —   ProcessingTechnology,1995,49(12):l~11.        —     [4]JOHH,LEESK,JUNGSC.AnonsteadystateFEanalysisof          AItubeshotextrusionbyaportholedie[J].JournalofMaterials —  ProcessingTechnology,2006,173(2):22323I.          E5]LIUG,ZHOUJ,DUSZCZYKJ.FEanalysisofmetalflowand            weldseamformationinaportholedieduringtheextrusionofa             magnesiumalloyintoasquaretubeandtheeffectoframspeedon      weldstrength[J].JournalofMaterialsProcessingTechnology,—    2008,200(13):185~198.         E6]程磊,谢水生,黄国杰,等.分流组合模挤压过程的有限元分步模  — 拟EJ].系统仿真学报,2008,20(24):66036608.      —  — CHENGL,XIESS,HUANGGJ,eta1.Multistagefiniteele        mentsimulationofportholedieextrusionprocess[J].Journalof —  SystemSimulation,2008,20(24):66036608.         [7]邸利青,张士宏.分流组合模挤压过程数值模拟及模具优化设计 — [J].塑性工程学报,2009,16(2):123127.          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[12]谢建新,黄东男,李静媛,等.一种空心型材分流模挤压焊合过程    —— 数值模拟技术[P].中国专利:CN101604350A,20091216.          [13]黄东男,李静嫒,张志豪,等.方形管分流模双孔挤压过程中金属  — 的流动行为[J].中国有色金属学报,2010,20(3):487495.          HUANGDN,LIJY,ZHANGZH,eta1.Themetalflowing          behaviorsduringthediploporeextrusionofsquaretubebya       portholedie[J].TheChineseJournalofNonferrousMetals,—  2O10。20(3):487495.    基金项目:教育部重点实验室开放课题基金(KLAMP一1104);内蒙古工  业大学科学研究项目(2D201112)  —   —— 收稿日期:201108-08;修订日期:20120109         作者简介:黄东男(1979一),男,副教授,博士,研究方向为金属挤压理       论与工艺,联系地址:呼和浩特市新城区爱民街49号,内蒙古工业大学— 材料科学与工程学院(010051),Email:dongnan一2000@163.corn                                                   米米米来米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米   (上接第31页) —  —     — LIZhanming,ZHUYouli,XINYi.Influenceofultrasonicim           pacttreatmentonfatiguepropertiesof2A12aluminumalloy     weldedjoints[J].JournalofAeronauticalMaterials,2011,31—  (2):2832.         — r11]MALARVIZHIS,BALASUBRAMANIANV.Effectofweld        ingprocessesonAA2219aluminiumalloyjointproperties[J].        TransactionNonferrousMetalsSocietyChina,2011,21(5):—  962973.    [12]中国航空材料手册编辑委员会.中国航空材料手册一第3卷铝合    金镁合金[M].北京:中国标准出版社,2001.       [13]侯学涛,王立君.5A06铝合金焊接结构件退火消应最佳温度的 — 确定[J].电焊机,2005,35(分:3537. —  —   — HOUXuetao,WANGLijun.Confirmoptimumannealingtem      — peratureof5A06aluminiumalloy[J].ElectricWeldingMa—  chine,2005。35(分:3537.     —    [14]孙卫国,徐贺年,姜文举,等.改善5A060铝合金板材性能的 — 研究[J].轻合金加工技术,2006,34(12):2628.  —   —  — SUNWeiguo,XUHe-nian,JIANGWenju,eta1.Researcha    —    boutimprovingpropertiesof5A060aluminiumalloysheet[J].   —  LightAlloyFabricationTechnology,2006,34(12):2628.    基金项目:国家自然科学基金项目(51175364)    —— 收稿日期:2012-04-01;修订日期:20121112     作者简介:张红霞(1968一),女,博士,副教授,主要从事焊接结构失          效及安全评定,材料连接及界面行为研究,联系地址:太原市迎泽西               — 大街79号,太原理工大学材料科学与工程学院(030024),Email:   hongxzhang@163.corn      通讯作者:李永莲(1960一),女,高级实验师,主要从事焊接结构失效及         安全评定,焊接工艺与设备研究。联系地址:太原市迎泽西大街79号,     太原理工大学材料科学与工程学院(030024),E-mail:liyonglian0916@  yahoo.corn.cn
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