異步疊軋數(shù)值模擬工藝優(yōu)化TU2純銅碩士論文

1、純銅大變形異步疊軋數(shù)值模擬及工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)【關(guān)鍵詞】 異步疊軋; 數(shù)值模擬; 工藝優(yōu)化; TU2純銅; 【英文關(guān)鍵詞】 AARB; numerical simulate; process optimization; TU2 copper; 【中文摘要】 超細(xì)晶材料在保持較好韌性的同時(shí),顯著地提高材料強(qiáng)度,同時(shí)在疲勞強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和超塑性工藝等方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。異步疊軋(Asymmetrical accumulative roll-bonding,簡(jiǎn)稱AARB)能在不改變外部尺寸的基礎(chǔ)上獲得大應(yīng)變,制備出微觀結(jié)構(gòu)均勻細(xì)化的三維大尺寸塊體材料,是制備超細(xì)晶材料的先進(jìn)技術(shù)。 目前,雖然對(duì)異步疊軋過

2、程的研究已取得了一定的成果,但對(duì)疊軋的工藝參數(shù),尤其是異步比對(duì)大變形疊軋制備超細(xì)晶的力學(xué)特征影響、超細(xì)晶的形成等問題了解不深入,大量的實(shí)驗(yàn)求證存在經(jīng)費(fèi)支出大和工作量大的困難。本文應(yīng)用數(shù)值模擬技術(shù),對(duì)異步疊軋過程中應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)、金屬流動(dòng)速度場(chǎng)、板形以及軋制力等問題進(jìn)行了分析,獲得了較優(yōu)的AARB工藝參數(shù)。 本文對(duì)60060min退火TU2純銅進(jìn)行異步疊軋,簡(jiǎn)單分析了低道次不同壓下量的材料力學(xué)性能變化。測(cè)量了六個(gè)道次異步疊軋的軋制力并計(jì)算了一道次的軋制力,結(jié)果表明一道次計(jì)算軋制力與測(cè)量軋制力非常相近,說明計(jì)算過程選取的參數(shù)較為準(zhǔn)確,為模擬摩擦系數(shù)等參數(shù)的選取提供了實(shí)驗(yàn)支持。 建立三維有限元模型,

3、應(yīng)用有限元軟件DEFORM-3D模擬了一道次純銅異步疊. 【英文摘要】 The material with ultra-fine grains not only has an excellent ductility, fatigue strength and thermostability, but also exhibits the good work ability. The AARB(Asymmetrical accumulative roll-bonding) is an effective way to obtain the bulk material with homogeneou

4、s ultra-fine grains by severe plastic deformation without alteration on dimensions of the sample. At present the process of AARB studies have achieved some results. However, the parameters of accumulative roll process not very clearer, especiall.摘要 3-4 Abstract 4-5 第一章 緒言 9-15 1.1 課題提出的背景及意義 9 1.2 異

5、步軋制及其制備細(xì)晶的研究現(xiàn)狀 9-10 1.3 有限元法在軋制中的應(yīng)用 10-13 1.3.1 有限元簡(jiǎn)介 10-11 1.3.2 有限元數(shù)值模擬在軋制中的應(yīng)用 11-13 1.4 本文研究的目的與意義 13-14 1.5 本文研究的主要內(nèi)容 14-15 第二章 建模及參數(shù)設(shè)置 15-23 2.1 模型建立 15-17 2.1.1 軟件介紹 15-17 2.1.2 幾何模型的建立及圖形文件的輸入 17 2.2 模擬中幾個(gè)關(guān)鍵的問題和參數(shù)設(shè)置 17-22 2.2.1 材料的流動(dòng)應(yīng)力應(yīng)變曲線 17-18 2.2.2 材料及其模型 18-19 2.2.3 網(wǎng)格劃分和重劃分 19-20 2.2.4 迭

6、代方法 20 2.2.5 增量方式和步長(zhǎng) 20 2.2.6 收斂準(zhǔn)則 20-22 2.2.7 摩擦方式的選擇及其取值 22 2.2.8 軋制角速度和溫度的選擇 22 2.3 本章小結(jié) 22-23 第三章 疊軋實(shí)驗(yàn)及軋制力測(cè)量 23-36 3.1 異步疊軋?jiān)砀攀?23-24 3.2 實(shí)驗(yàn)材料 24-25 3.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 25 3.4 實(shí)驗(yàn)過程 25 3.5 工藝流程及各工序作用 25-26 3.6 力學(xué)性能分析 26-28 3.7 傳感器設(shè)計(jì)及軋制力測(cè)量 28-33 3.7.1 軋制力的測(cè)量方法 28 3.7.2 電阻應(yīng)變式傳感器設(shè)計(jì) 28-32 3.7.3 測(cè)量結(jié)果 32-33 3.8 軋

7、制力的工程計(jì)算 33-35 3.8.1 接觸面積的計(jì)算 33-34 3.8.2 平均單位壓力的計(jì)算 34-35 3.8.3 軋制力的計(jì)算 35 3.9 本章小結(jié) 35-36 第四章 疊軋有限元模擬及分析 36-50 4.1 變形過程 36-37 4.2 應(yīng)變 37-38 4.3 應(yīng)變速率 38-41 4.4 應(yīng)力 41-44 4.5 軋制力 44-45 4.6 結(jié)果分析與討論 45-48 4.6.1 應(yīng)力對(duì)純銅晶粒細(xì)化的影響 45-46 4.6.2 應(yīng)力對(duì)工件質(zhì)量的影響 46-47 4.6.3 金屬流動(dòng)對(duì)晶粒細(xì)化的影響 47-48 4.6.4 軋制力對(duì)比 48 4.7 本章小結(jié) 48-50 第五章 異步疊軋工藝參數(shù)優(yōu)化 50-64 5.1 不同異步比模擬實(shí)驗(yàn) 50-56 5.1.1 異步比對(duì)應(yīng)力的影響 50-52 5.1.2 異步比對(duì)軋制力的影響 52-54 5.1.3 異步比對(duì)板形的影響 54 5.1.4 異步比對(duì)其他參數(shù)影響 54-56 5.2 疊軋參