热锻模综合应力与其材料的物理性能参数之间对应关系的有限元分析

发布时间：2017-05-24 07:08

  本文关键词：热锻模综合应力与其材料的物理性能参数之间对应关系的有限元分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：锻模的损坏可以分为四种不同的损坏机理:磨损、机械疲劳、塑性变形以及热疲劳裂纹(热裂纹)。这些损伤机理都与锻模的工作情况以及锻模材料的热力学性能参数有关。 目前的理论研究和生产实践表明,热锻模的寿命和性能取决于模具材料对使用条件的不利影响如何做出反应以及如何承受这些不利影响,这也决定了改善模锻过程中锻模的受力状况以及提高锻模的寿命是一个综合性的问题。本文针对普通圆饼类锻件的模锻过程,以锻模材料的四个主要物理性能参数即弹性模量、线膨胀系数、导热系数和比热容为研究对象,研究这四个物理性能参数与热锻模的综合应力之间的对应关系,从而为热锻模的材料设计及制备工艺研究提供热力学依据。 首先,本文在总结归纳目前国内外对于热锻模寿命的研究成果的基础上,提出要提高锻模寿命,必须了解模锻过程中作用在锻模上的各种负荷以及影响锻模寿命的各种机理。同时指出,目前的理论研究忽视了锻模材料的物理性能参数随温度发生变化时对锻模综合应力场的影响,而且在计算中没有从锻模材料本身寻找解决办法,因此难以从根本上解决锻模寿命问题。 其次,本文说明了运用有限元法对热锻模工作过程进行模拟的基本原理和方法。文中首先分别说明弹性模量、线膨胀系数、导热系数和比热容的定义,并且引出这四个物理性能参数与温度的关系即它们随温度变化的规律,为进一步说明模锻过程中这四个物理性能参数随温度发生变化是如何影响锻模应力场提供了理论依据。然后,文中通过小变形弹塑性理论和材料传热的基本理论,说明了分析模锻过程中锻模的热应力、机械应力以及两者叠加而成的综合应力的方法,提出了将锻模材料的物理性能参数随温度变化的曲线分别代入ANSYS有限元分析软件,对普通圆饼件开式模锻下的温度应力场、机械应力场和综合应力场进行有限元模拟分析,可以得出锻模物理性能参数与热锻模具综合应力的对应关系。 本文的第三部分是利用ANSYS软件来模拟分析普通圆饼类锻件的模锻过程,得到四个参数变化时锻模的温度应力场、机械应力场和综合应力场的变化情况,并且根据这些数据,归纳出锻模材料的物理性能参数变化时对锻模综合应力
【关键词】：ANSYS 综合应力 锻模 物理性能参数 有限元分析
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TG315.2
【目录】：

• 第一章 绪论10-15
• 1．1 引言10-11
• 1．1．1 模具工业在国民经济中的重要地位10-11
• 1．1．2 热锻模的现状11
• 1．2 目前对热锻模寿命的研究及其不足11-13
• 1．3 本文的主要内容及意义13-15
• 第二章 模锻过程有限元模拟的基本理论15-31
• 2．1 引言15
• 2．2 锻模材料的物理性能参数及其与温度的关系15-21
• 2．2．1 锻模材料的弹性模量15-17
• 2．2．1．1 弹性模量的定义15-16
• 2．2．1．2 温度对弹性模量的影响16-17
• 2．2．2 锻模材料的线膨胀系数17-18
• 2．2．2．1 线膨胀系数的定义17
• 2．2．2．2 温度对线膨胀系数的影响17-18
• 2．2．3 锻模材料的导热系数18-20
• 2．2．3．1 导热系数的定义18-19
• 2．2．3．2 温度对导热系数的影响19-20
• 2．2．4 锻模材料的比热容20-21
• 2．2．4．1 比热容的定义20
• 2．2．4．2 温度对比热容的影响20-21
• 2．3 有限元模拟的基本理论21-26
• 2．3．1 小变形弹塑性有限元法的基本理论21-24
• 2．3．1．1 屈服准则与强化规律21-22
• 2．3．1．2 加载和卸载准则22-23
• 2．3．1．3 光滑加载面的塑性增量本构关系23-24
• 2．3．2 热分析的基本理论24-26
• 2．3．2．1 热力学的基本理论24-25
• 2．3．2．2 三种基本传热方式25-26
• 2．3．2．3 稳态热分析和瞬态热分析的热平衡方程26
• 2．4 有限元专业分析软件 ANSYS简介26-27
• 2．5 普通圆饼件开式模锻时锻模应力场的有限元求解27-31
• 2．5．1 引言27-28
• 2．5．2 热平衡方程28
• 2．5．3 模锻过程中锻模的应力分析28-31
• 2．5．3．1 温度应力分析28-29
• 2．5．3．2 机械应力分析29-30
• 2．5．3．3 综合应力分析30-31
• 第三章 普通圆饼件开式模锻时锻模应力场的有限元分析31-54
• 3．1 建立有限元模型31-35
• 3．1．1 分析方法31-33
• 3．1．2 有限元分析的各项参数33-35
• 3．1．2．1 弹性模量随温度变化时的情况33
• 3．1．2．2 线膨胀系数随温度变化时的情况33-34
• 3．1．2．3 导热系数随温度变化的情况34
• 3．1．2．4 比热容随温度变化的情况34-35
• 3．2 四个物理性能参数变化的分析结果35-54
• 3．2．1 模锻过程中锻模的温度应力场35-44
• 3．2．1．1 重要分析点处的温度应力场的分析37-42
• 3．2．1．2 物理性能参数变化对锻模温度应力的影响42-44
• 3．2．1．2．1 弹性模量变化对锻模温度应力的影响42
• 3．2．1．2．2 线膨胀系数变化对锻模温度应力的影响42-43
• 3．2．1．2．3 导热系数变化对锻模温度应力的影响43
• 3．2．1．2．4 比热容变化对锻模温度应力的影响43-44
• 3．2．2 模锻过程中锻模的机械应力场44-45
• 3．2．3 模锻过程中锻模的综合应力场45-54
• 3．2．3．1 重要分析点处的综合应力场的分析46-51
• 3．2．3．2 物理性能参数变化对锻模综合应力的影响51-54
• 3．2．3．2．1 弹性模量变化对锻模综合应力的影响51-52
• 3．2．3．2．2 线膨胀系数变化对锻模综合应力的影响52
• 3．2．3．2．3 导热系数变化对锻模综合应力的影响52-53
• 3．2．3．2．4 比热容变化对锻模综合应力的影响53-54
• 第四章 结论54-56
• 参考文献56-60
• 攻读硕士学位期间发表的论文60-61
• 致谢61

【引证文献】

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1 王俊;潘清菊;盛志刚;王华昌;;热锻模物理性能参数及其变化对温度应力的影响探讨[J];锻压装备与制造技术;2006年05期

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3 汪学阳;王华君;王华昌;李亚敏;汪小凯;;热锻模具型腔表层温度场分布及回火效应的研究[J];热加工工艺;2008年13期

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10 彭毅;基于FGM的热锻模设计与仿真分析[D];武汉理工大学;2010年

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本文编号：390057