本文關(guān)鍵詞：葉片精鍛過(guò)程三維熱力耦合有限元模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)中一類量大面廣的重要零件，精鍛是葉片鍛造的發(fā)展趨勢(shì)。葉片精鍛過(guò)程屬于高溫大變形過(guò)程，坯料與模具和環(huán)境之間存在著熱交換，同時(shí)塑性變形功以及坯料和模具間的摩擦功不斷轉(zhuǎn)化為熱能，其結(jié)果促使坯料內(nèi)的溫度場(chǎng)不斷發(fā)生變化，進(jìn)而影響到坯料的變形行為，并進(jìn)一步影響鍛件的微觀組織及機(jī)械性能。因此采用三維熱力耦合有限元數(shù)值模擬技術(shù)，研究葉片精鍛成形規(guī)律，對(duì)制定葉片精鍛工藝以及發(fā)展葉片精鍛技術(shù)具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下： 對(duì)金屬體積成形過(guò)程三維剛粘塑性熱力耦合有限元模擬中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了研究，特別是針對(duì)減速因子β的選取，首次建立了適用于三維復(fù)雜成形過(guò)程剛粘塑性罰函數(shù)法有限元三次因子法的計(jì)算公式，并結(jié)合進(jìn)退搜索法提出了改進(jìn)的三次因子快速算法，提高了模擬計(jì)算效率和穩(wěn)定性。 以葉片鍛造三維剛粘塑性有限元模擬分析系統(tǒng)3D-PFS為平臺(tái)，，發(fā)展了面向葉片精鍛過(guò)程的三維剛粘塑性熱力耦合有限元模擬分析系統(tǒng)3D-CTM(3-Dimensional Coupled Thermo-Mechanical Forming Simulation)。對(duì)圓柱體鐓粗過(guò)程的應(yīng)用表明，所開發(fā)的系統(tǒng)是可靠的。 針對(duì)單榫頭葉片，建立了符合實(shí)際的三維剛粘塑性熱力耦合有限元模型；利用3D-CTM系統(tǒng)進(jìn)行了三維熱力耦合模擬研究，揭示了單榫頭葉片精鍛成形規(guī)律，指出了溫度在鍛造過(guò)程中的重要作用；獲得了不同變形速度、摩擦因子、模具溫度和坯料鍛造溫度對(duì)單榫頭葉片精鍛過(guò)程的影響規(guī)律。 采用3D-CTM系統(tǒng)并與適用于TC4鈦合金鍛造晶粒尺寸預(yù)測(cè)模型相結(jié)合，對(duì)熱力耦合作用下單榫頭葉片精鍛過(guò)程的晶粒尺寸進(jìn)行了計(jì)算，獲得了不同變形階段、變形速度、摩擦因子和模具溫度下的晶粒尺寸分布，分析了不同工藝參數(shù)對(duì)其晶粒尺寸的影響規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：葉片精鍛 剛粘塑性 熱力耦合 三維數(shù)值模擬 成形規(guī)律 快速算法
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2002
【分類號(hào)】：TG316
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 引言10
• 1.2 文獻(xiàn)評(píng)述10-15
• 1.2.1 葉片鍛造技術(shù)的研究進(jìn)展10-12
• 1.2.2 塑性加工中熱力耦合有限元分析方法的研究進(jìn)展12-14
• 1.2.3 塑性加工中微觀組織模擬分析的研究進(jìn)展14-15
• 1.3 選題的背景和意義15-16
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 第二章 三維熱力耦合有限元法求解的基本方程17-33
• 2.1 引言17
• 2.2 剛粘塑性基本假設(shè)與基本方程17-19
• 2.2.1 基本假設(shè)17-18
• 2.2.2 塑性力學(xué)基本方程18-19
• 2.3 剛粘塑性有限元法基本原理-Markov變分原理19-20
• 2.4 三維剛粘塑性有限元求解列式20-27
• 2.4.1 剛粘塑性有限元求解步驟20
• 2.4.2 離散化和線形化20-21
• 2.4.3 三維等參元列式21-23
• 2.4.4 單元等效應(yīng)變速率矩陣23-25
• 2.4.5 單元?jiǎng)偠确匠?/span>25-26
• 2.4.6 線形化處理26-27
• 2.5 三維塑性成形過(guò)程中傳熱問(wèn)題的基本理論27-30
• 2.5.1 三維瞬態(tài)傳熱的基本方程27-28
• 2.5.2 初始條件和邊界條件28-30
• 2.6 三維塑性成形過(guò)程中傳熱問(wèn)題的有限元方程30-32
• 2.6.1 傳熱問(wèn)題的變分原理30
• 2.6.2 傳熱方程的有限元離散化30-32
• 2.7 本章小節(jié)32-33
• 第三章 葉片精鍛過(guò)程三維熱力耦合有限元關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的處理及模擬系統(tǒng)的研發(fā)33-58
• 3.1 引言33
• 3.2 三維熱力耦合有限元數(shù)值模擬中關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的處理33-44
• 3.2.1 摩擦邊界條件的處理34-35
• 3.2.2 收斂性的研究35-39
• 3.2.2.1 減速因子的確定36-38
• 3.2.2.2 改進(jìn)的減速因子快速算法38-39
• 3.2.2.3 收斂準(zhǔn)則39
• 3.2.3 傳熱方程的時(shí)間積分39-40
• 3.2.4 輻射邊界條件的處理40
• 3.2.5 熱力耦合分析技術(shù)40-43
• 3.2.6 傳熱過(guò)程中的動(dòng)態(tài)邊界條件處理43-44
• 3.3 3D-CTM系統(tǒng)的適用范圍和功能44-45
• 3.4 3D-CTM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成45-53
• 3.5 模擬系統(tǒng)可靠性的考核53-57
• 3.6 本章小節(jié)57-58
• 第四章 單榫頭葉片精鍛成形規(guī)律三維熱力耦合有限元分析58-91
• 4.1 引言58
• 4.2 熱力耦合有限元模型的建立和模擬條件58-60
• 4.3 結(jié)果與分析60-90
• 4.3.1 坯料的整體變形60-61
• 4.3.2 不同壓下量下典型截面溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分布61-67
• 4.3.2.1 榫頭截面A-A的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分布61-63
• 4.3.2.2 葉身中間截面B-B的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分布63-65
• 4.3.2.3 葉身端部截面C-C的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分布65-67
• 4.3.3 載荷-行程曲線67-69
• 4.3.4 變形速度的影響69-74
• 4.3.5 摩擦因子的影響74-80
• 4.3.6 模具溫度的影響80-85
• 4.3.7 鍛造溫度的影響85-90
• 4.4 本章小結(jié)90-91
• 第五章 熱力耦合作用下葉片鍛造晶粒尺寸的預(yù)測(cè)91-101
• 5.1 引言91
• 5.2 晶粒尺寸的計(jì)算模型91-92
• 5.3 葉片鍛造過(guò)程中晶粒尺寸的變化92-94
• 5.4 不同工藝參數(shù)對(duì)葉片晶粒尺寸的影響94-100
• 5.4.1 變形速度的影響95-96
• 5.4.2 模具溫度的影響96-98
• 5.4.3 摩擦因子的影響98-100
• 5.5 本章小結(jié)100-101
• 第六章 結(jié)論101-103
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表和待發(fā)表的論文103-104
• 致謝104-105
• 參考文獻(xiàn)105-108

【引證文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：葉片精鍛過(guò)程三維熱力耦合有限元模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：259960