径向锻打身管的微观性能研究及晶体塑性有限元模拟

发布时间：2020-05-05 11:33

【摘要】：现代战争的发展客观上对作为自动武器主要受力部位的身管之性能有了更高的要求。身管的径向锻打加工是一个塑性成形过程,在该过程中金属材料晶粒发生择优取向形成织构,织构的存在反映到宏观就是材料本身的塑性各向异性,各向异性会对身管的可靠性及寿命产生影响。本文从对身管锻前锻后的微观组织分析入手,对身管材料进行X射线衍射实验,通过对实验衍射图谱结果的分析确定了身管材料晶体的晶系、对称性和空间群等重要信息。运用所得信息条件在Multex织构分析软件中对实验测得不全极图进行处理与计算,得到材料变形的极图与取向分布函数图,运用晶体学原理对取向分布函数图进行分析,确定材料锻打前后织构形成情况。将织构分析结果与Schmid定律相结合,通过计算分析不同织构情况坐标系中三个方向的滑移系的开动情况,研究了各织构对身管加工及使用当中各向异性的影响,对体心立方金属的变形机理和力学性能的各向异性进行讨论,在微观层面分析得出锻后身管在切向应力与径向应力方向屈服强度与轴向相比较小的结论并进行说明。运用晶体塑性有限元理论,通过大型有限元软件ABAQUS中的用户自定义子程序UMAT将材料晶体塑性本构关系导入晶体塑性有限元模型当中。在Matlab中使用Voronoi算法建立多晶体几何模型,运用单元分组法在ABAQUS中建模。将身管几何参数以及身管锻打过程中的工艺参数导入模型当中,建立身管径向锻打过程的多晶有限元模型并进行模拟。提取模拟后晶粒取向信息并通过Matlab生成极图,与实验所测锻打加工后的身管极图进行比对,验证了身管精锻多晶有限元模型的合理性。运用该模型对不同锤头下压角锻打条件下的锻后身管晶粒取向变化进行提取分析,通过所生成极图分析材料织构聚集和晶体取向变化的情况,讨论不同锤头下压角对金属材料晶粒变形的影响。
【图文】：

身管径向锻打分为冷锻与热锻两种，本文针对冷锻展开研究。身管的冷锻加工在逡逑ＳＫＫ－１０邋型径向锻造机中进行，该锻造机由邋ＧＦＭ（ＧｅｓｅＵｓｃｈａｆｔｆｕｅｒＦｅｒｔｉｇｕｎｇｓ１：ｅｃｈｎｉｋｕｎｄ逡逑Ｍａｓ油ｉｎｅｎｂａｕ邋ＧｍｂＨ）公司制造，其外形如图１．１所示。逡逑，

本文编号：2650073