Ti-1023合金复杂结构件等温锻造过程的数值模拟

发布时间：2017-05-20 19:04

  本文关键词：Ti-1023合金复杂结构件等温锻造过程的数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着航空航天工业的迅速发展,飞机设计的结构效益和结构完整性的综合要求日益提高,这不仅给结构件的设计而且给结构件的选材提出了更高的要求,同时也对减少零件的制造成本提出了更高的要求。钛合金由于是强度,密度,塑性和韧性的良好结合体,因而成为了航空航天工业的重要选材。 Ti-1023合金属于亚稳定近β型钛合金,具有高强、高韧、高淬透性等特点,而且它的相变温度和锻造温度均较低,非常适合采用等温模锻方法制造复杂结构件。 本文在进行大量等温恒应变速率压缩试验的基础上,构造出了以Z-H参数表征的Ti-1023合金本构关系,所建立的本构关系可以很好地反映Ti-1023合金热态变形时的动态行为。 在应用Gegel所提出的稳定性判据的基础上,构造出了Ti-1023合金锻造热力参数稳定区,该图的建立为定量地评估Ti-1023合金锻件质量及其锻造工艺的优劣提供了条件。 有限元数值模拟已经逐渐发展成为研究锻造过程的有效工具。本文使用大型锻造专用软件MSC.Superform对Ti-1023合金复杂结构件等温锻造过程进行了模拟。研究了不同形状的原始坯料对模具型腔的填充能力以及填充规律、锻件内的应变分布均匀性、锻件内温度场的分布规律。在总结三维数值模拟结果的基础上,提出了最优坯料形状。 最后,本文运用QLF(Quality Loss Function)方法对所选择的工艺方案进行了定量评估。研究结果表明:采用不同的工艺方案成形所需的锻件时,以所设计的最优坯料所成形的锻件的组织和性能一致性最好。
【关键词】：Ti-1023合金 等温锻造 本构关系 三维数值模拟 复杂结构件 锻造热力参数 质量损失函数
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TG316
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-17
• 1.1 引言7-9
• 1.2 钛合金等温锻造技术9-10
• 1.3 Ti-1023合金简介10-13
• 1.3.1 Ti-1023合金的组织性能12-13
• 1.4 热加工工艺中的有限元技术13-15
• 1.5 选题依据和主要研究内容15-17
• 1.5.1 选题依据15-16
• 1.5.2 主要研究内容16-17
• 第二章 Ti-1023合金本构关系及其显微组织演化规律17-29
• 2.1 引言17-18
• 2.2 试验材料和试验方法18-19
• 2.2.1 试验材料18
• 2.2.2 试验方案18-19
• 2.3 热力参数对Ti-1023合金流动应力的影响19-20
• 2.4 Ti-1023合金本构关系的建立20-25
• 2.4.1 变形激活能Q及其求解方法20-22
• 2.4.2 Ti-1023合金的本构方程的建立过程22-25
• 2.5 Ti-1023合金的显微组织演化规律25-27
• 2.6 本章小结27-29
• 第三章 Ti-1023合金的锻造热力参数29-38
• 3.1 引言29
• 3.2.金属塑性加工过程的稳定性判据29-32
• 3.3 Ti-1023合金锻造参数稳定区的建立32-36
• 3.4 本章小结36-38
• 第四章 复杂结构件三维FEM模拟过程中的关键技术38-53
• 4.1 引言38
• 4.2 锻造工艺三维FEM模拟中存在的关键技术问题38-47
• 4.2.1 材料的本构关系的描述方法38-39
• 4.2.2 模具曲面的数学描述39-41
• 4.2.3 接触判断41-44
• 4.2.4 网格生成和重划分算法44-47
• 4.3 所采用软件的介绍以及模拟中关键问题的处理47-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 Ti-1023合金复杂结构件等温锻造过程的数值模拟53-79
• 5.1 引言53-54
• 5.2 计算条件的设定54-56
• 5.2.1 材料特性的定义54-55
• 5.2.2 边界条件的定义55-56
• 5.2.3 初始条件的定义56
• 5.3 锻件毛坯设计理论依据56-57
• 5.4.平板毛坯模拟结果57-73
• 5.4.1 平板毛坯设计57-61
• 5.5.2 大头台阶坯料模拟结果61-64
• 5.5.3 大头局部台阶坯料模拟结果64-67
• 5.5.4 两端台阶毛坯模拟结果及分析67-69
• 5.5.5 侧面局部台阶坯料模拟结果及分析69-71
• 5.5.6 最优坯料模拟结果及分析71-73
• 5.6 坯料变形均匀性评价73-76
• 5.7 复杂结构件等温锻造过程的温度场76-78
• 5.8 本章小结78-79
• 第六章 锻件质量评估系统79-85
• 6.1 引言79
• 6.2 质量损失函数的定义79-80
• 6.3 以锻造热力参数稳定区为标准的QLF评估方法80
• 6.4 不同坯料形状的QLF评价结果与讨论80-84
• 6.5 本章小结84-85
• 结论85-86
• 参考文献86-90
• 攻读硕士期间所发表的学术论文90-91
• 致谢91-92

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张慧芳;BTi-62421S合金高温变形行为及应用研究[D];中北大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 廖国防;航空接头精密等温锻压工艺仿真与实验研究[D];中南大学;2011年

2 胡加瑞;热加工对TiC颗粒增强钛基复合材料组织与性能的影响[D];中南大学;2011年

3 王学双;Ta和Nb对高温钛合金组织和性能的影响[D];哈尔滨工业大学;2011年

4 姜晓辉;螺旋桨后桨半固态成形数值模拟及模具设计[D];哈尔滨工业大学;2006年

5 沈昌武;TA15、TC11钛合金热变形材料本构模型研究[D];西北工业大学;2007年

6 赖运金;钛合金片状组织演变机制与球化动力学研究[D];西北工业大学;2007年

7 金莉;断续加载面内弯曲有限元模拟研究[D];西安理工大学;2007年

8 张杰刚;TC21钛合金锻造工艺的数值模拟研究[D];南京航空航天大学;2007年

9 王华;辊压引伸复合成形工艺研究[D];中北大学;2008年

10 柴国瑞;铝合金内腔筋筒形件挤压过程数值分析研究[D];中北大学;2008年

  本文关键词：Ti-1023合金复杂结构件等温锻造过程的数值模拟，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：382508