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简论半径管高压剪切变形数值与实现技术

收藏本文 2024-03-22 点赞:21967 浏览:97315 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:管的高压剪切变形(THPS)是一种新兴的剧烈塑性变形策略,该策略是在三向压应力的条件下实现材料的纯剪切变形,变形效率高并有望实现大块纳米材料的制备,由此有着重要的科学探讨价值。目前THPS的探讨正处于初始阶段,本论文主要以理想情况下THPS模拟探讨、三维情况下THPS数值模拟浅析、实验模具工艺设计和实验结果浅析对THPS进行探讨,为THPS工艺的更加深入探讨和超细晶材料的制备打下基础。首先,在二维理想情况下对管高压剪切变形进行数值模拟,浅析材料流动规律和变形分布规律,还探讨了旋转角度、平均半径、试样壁厚、试样材料和半径比对试样变形的影响。得出THPS能使材料发生很大的剪切变形,并且经过变形后材料的最大变形总是在试样的内圈,最小变形在试样的外圈;旋转角度和半径比是影响试样变形大小和分布的关键因素,相同半径比的不同试样经过此工艺变形后得到材料变形大小及分布基本一致。然后,在三维情况下进行数值模拟浅析,得到真实变形后材料的总体流动规律和变形分布规律。通过不同试样的模拟得知接触部位的摩擦、试样高度和压力大小会使得变形后试样变形大小和分布不同:压力过小会使接触之间的摩擦不够以而出现打滑;随着高度的增加最大变形出现在试样内圈中间位置处;接触之间的摩擦影响着变形的分布规律。最后,基于数值模拟结果进行模具和工艺的设计,并在设备上进行相关实验,通过变形后试样的宏观流动观察、硬度测试和显微组织浅析最终得出经过实验变形后试样的流动规律和变形分布规律与数值模拟结果相吻合。关键词:管高压剪切变形论文半径比论文应变论文流动论文数值模拟论文

    摘要7-8

    Abstract8-9

    第1章 绪论9-19

    1.1 引述9-10

    1.2 剧烈塑性变形概况10-16

    1.2.1 等径角挤压变形技术10-13

    1.2.2 高压扭转法13

    1.2.3 叠轧合技术13-14

    1.2.4 多向锻压法14-15

    1.2.5 管高压扭转15-16

    1.3 探讨内容16-19

    第2章 理想情况下管高压剪切变形探讨19-42

    2.1 有限元浅析19-21

    2.1.1 有限元法概念19

    2.1.2 塑性有限元法分类19-20

    2.1.3 Marc 软件介绍20-21

    2.2 管高压剪切变形论述浅析21-25

    2.3 二维理想情况下数值模拟设定25-26

    2.4 理想情况下变形的一般规律26-31

    2.4.1 材料流动规律26-28

    2.4.2 材料应变规律28-29

    2.4.3 数值模拟解与剖析解比较29-31

    2.5 各个参数对应变的影响31-41

    2.5.1 旋转角度对试样应变的影响31-32

    2.5.2 平均半径对试样应变的影响32-34

    2.5.3 壁厚对试样应变的影响34-35

    2.5.4 材料对试样应变的影响35-37

    2.5.5 半径比对试样应变的影响37-41

    2.6 小结41-42

    第3章 三维情况下管高压剪切的数值模拟浅析42-56

    3.1 数值模拟参数及设定42-44

    3.2 三维情况下管高压剪切变形规律浅析44-47

    3.2.1 材料流动浅析44-45

    3.2.2 材料应变浅析45-47

    3.3 压力对试样应变的影响47-48

    3.4 摩擦对试样应变的影响48-50

    3.5 高度对试样应变的影响50-52

    3.6 压力施加方式对试样应变的影响52-54

    3.7 小结54-56

    第4章 实验模具设计56-58

    4.1 实验案例的选择56

    4.2 试样参数的制定56

    4.3 模具的设计56-58

    4.4 小结58

    第5章 实验结果浅析58-70

    5.1 实验前试样准备58-59

    5.2 实验历程59-61

    5.3 试样结果及浅析61-70

    5.3.1 金属流动61-64

    5.3.2 变形后试样硬度测试64-67

    5.3.3 试样显微结构67-70

    5.4 小结70

    第6章 结论与展望70-73

    6.1 结论70-73

    6.2 展望73

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