本文關鍵詞：葉片精鍛過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)動機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。葉片精鍛過程屬于高溫大變形過程，坯料與模具和環(huán)境之間存在著熱交換，同時塑性變形功以及坯料和模具間的摩擦功不斷轉化為熱能，其結果促使坯料內的溫度場不斷發(fā)生變化，進而影響到坯料的變形行為，并進一步影響鍛件的微觀組織及機械性能。因此采用三維熱力耦合有限元數值模擬技術，研究葉片精鍛成形規(guī)律，對制定葉片精鍛工藝以及發(fā)展葉片精鍛技術具有重要的理論意義和實用價值。本文的主要研究內容和結果如下： 對金屬體積成形過程三維剛粘塑性熱力耦合有限元模擬中的關鍵技術問題進行了研究，特別是針對減速因子β的選取，首次建立了適用于三維復雜成形過程剛粘塑性罰函數法有限元三次因子法的計算公式，并結合進退搜索法提出了改進的三次因子快速算法，提高了模擬計算效率和穩(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，，發(fā)展了面向葉片精鍛過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)。對圓柱體鐓粗過程的應用表明，所開發(fā)的系統(tǒng)是可靠的。 針對單榫頭葉片，建立了符合實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單榫頭葉片精鍛過程的影響規(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測模型相結合，對熱力耦合作用下單榫頭葉片精鍛過程的晶粒尺寸進行了計算，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對其晶粒尺寸的影響規(guī)律。
【關鍵詞】：葉片精鍛 剛粘塑性 熱力耦合 三維數值模擬 成形規(guī)律 快速算法
【學位授予單位】：西北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2002
【分類號】：TG316
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 引言10
• 1.2 文獻評述10-15
• 1.2.1 葉片鍛造技術的研究進展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展12-14
• 1.2.3 塑性加工中微觀組織模擬分析的研究進展14-15
• 1.3 選題的背景和意義15-16
• 1.4 本文的主要研究內容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 剛粘塑性基本假設與基本方程17-19
• 2.2.1 基本假設17-18
• 2.2.2 塑性力學基本方程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 單元等效應變速率矩陣23-25
• 2.4.5 單元剛度方程25-26
• 2.4.6 線形化處理26-27
• 2.5 三維塑性成形過程中傳熱問題的基本理論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 三維塑性成形過程中傳熱問題的有限元方程30-32
• 2.6.1 傳熱問題的變分原理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 葉片精鍛過程三維熱力耦合有限元關鍵技術問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值模擬中關鍵技術問題的處理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 改進的減速因子快速算法38-39
• 3.2.2.3 收斂準則39
• 3.2.3 傳熱方程的時間積分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40-43
• 3.2.6 傳熱過程中的動態(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)的結構和組成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和應力場分布61-67
• 4.3.2.1 榫頭截面A-A的溫度場和應力場分布61-63
• 4.3.2.2 葉身中間截面B-B的溫度場和應力場分布63-65
• 4.3.2.3 葉身端部截面C-C的溫度場和應力場分布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90-91
• 第五章 熱力耦合作用下葉片鍛造晶粒尺寸的預測91-101
• 5.1 引言91
• 5.2 晶粒尺寸的計算模型91-92
• 5.3 葉片鍛造過程中晶粒尺寸的變化92-94
• 5.4 不同工藝參數對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100-101
• 第六章 結論101-103
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表和待發(fā)表的論文103-104
• 致謝104-105
• 參考文獻105-108

【引證文獻】

中國期刊全文數據庫 前4條

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3 蔡旺,楊合,劉郁麗,李從心;單榫頭葉片精鍛三維熱力耦合有限元模擬[J];機械科學與技術;2005年02期

4 蔡旺,李從心,楊合,劉郁麗;單榫頭葉片精鍛成形規(guī)律三維熱力耦合有限元模擬研究[J];重型機械;2005年02期

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  本文關鍵詞：葉片精鍛過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：259960