5083鋁合金溫?zé)岢尚谓缑鎿Q熱系數(shù)求解及影響因素研究
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【摘要】：節(jié)能、環(huán)保、安全是當(dāng)前汽車工業(yè)發(fā)展的主題,汽車輕量化成為汽車工業(yè)發(fā)展的-個(gè)重要主題。采用鋁合金作為車身覆蓋件材料是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的主要措施之一,目前國內(nèi)外鋁合金材料在車身覆蓋件上的應(yīng)用日益普遍。鋁合金材料在室溫條件下塑性較差,成形性能不佳,成形件表面易出現(xiàn)缺陷,尺寸精度不足。鋁合金溫?zé)岢尚问菍宀募訜岬捷^高溫度后進(jìn)行沖壓成形,使得材料成形性能提升,提高產(chǎn)品精度。在溫?zé)岢尚芜^程中,試件與模具間界面換熱系數(shù)是對溫?zé)岢尚芜^程進(jìn)行數(shù)值模擬的重要邊界條件。準(zhǔn)確求解界面換熱系數(shù)對準(zhǔn)確預(yù)測成形件的機(jī)械性能、微觀組織和成型質(zhì)量具有十分重要的意義。本文結(jié)合鋁合金溫?zé)岢尚翁攸c(diǎn),構(gòu)建了圓臺(tái)換熱試驗(yàn)?zāi)Ｐ?分別利用熱平衡法和Beck非線性估算法對轉(zhuǎn)運(yùn)階段和沖壓淬火階段的界面換熱系數(shù)進(jìn)行求解。將求解得到的換熱系數(shù)曲線代入DEFORM有限元分析軟件進(jìn)行數(shù)值模擬,得到的溫度值與試驗(yàn)實(shí)測值契合程度較高,非線性估算法求解結(jié)果對應(yīng)的溫度值平均誤差為4.0%,非線性估算法-熱平衡法結(jié)合法對應(yīng)的溫度值平均誤差為3.2%。Beck非線性估算法適用于求解鋁合金溫?zé)岢尚谓缑鎿Q熱系數(shù)。結(jié)合界面換熱系數(shù)求解算法,本文對鋁合金溫?zé)岢尚芜^程中沖壓載荷、界面溫度、界面介質(zhì)和材料物理性能參數(shù)的改變對界面換熱系數(shù)的影響進(jìn)行了探究。試驗(yàn)結(jié)果顯示：一、接觸面承受的載荷增大,會(huì)使接觸表面微凸體變形程度增大,與之對應(yīng)的是真實(shí)接觸面積也同時(shí)有所擴(kuò)大,界面換熱系數(shù)升高,界面換熱系數(shù)與沖壓載荷間存在冪指數(shù)關(guān)系；二、相同沖壓載荷下,溫度升高會(huì)降低材料硬度,使得微凸體形變量增大,材料間可能發(fā)生相互擴(kuò)散現(xiàn)象,界面接觸更充分,換熱系數(shù)隨之增大；三、填充導(dǎo)熱系數(shù)低,厚度大的材料會(huì)對削弱界面換熱強(qiáng)度。對于雙接觸界面換熱,單界面填充隔熱材料會(huì)大大提高另一接觸面的換熱劇烈程度,對材料的冷卻效果也更加明顯；四、通過改變模具材料研究材料物理性能參數(shù)改變對界面換熱系數(shù)影響。結(jié)果顯示,導(dǎo)熱系數(shù)高的45#模具鋼與試樣接觸換熱系數(shù)更大,換熱效果優(yōu)于H13模具鋼。
【關(guān)鍵詞】：界面換熱系數(shù) 5083鋁合金 溫?zé)岢尚?/strong> Beck非線性估算法 影響因素
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U466;U465.22
【目錄】：
- 摘要4-5
- Abstract5-9
- 1 緒論9-22
- 1.1 汽車輕量化10-15
- 1.2 鋁合金車身材料及溫?zé)岢尚渭夹g(shù)15-19
- 1.2.1 鋁合金材料在車身上的應(yīng)用15-18
- 1.2.2 鋁合金的溫?zé)岢尚渭夹g(shù)18-19
- 1.3 溫?zé)岢尚芜^程中的界面換熱系數(shù)19-21
- 1.4 本文主要研究內(nèi)容21-22
- 2 溫?zé)岢尚芜^程中傳熱基本理論22-41
- 2.1 傳熱學(xué)基本理論22-27
- 2.1.1 熱量傳遞的三種方式22-23
- 2.1.2 接觸熱阻與界面換熱系數(shù)23-27
- 2.2 接觸導(dǎo)熱的理論模型27-31
- 2.2.1 粗糙表面微觀形貌模型28
- 2.2.2 固體材料微觀形變模型28-29
- 2.2.3 接觸導(dǎo)熱模型29-31
- 2.3 界面換熱系數(shù)的數(shù)值求解方法31-41
- 2.3.1 導(dǎo)熱問題的數(shù)學(xué)描寫31-32
- 2.3.2 換熱系數(shù)求解中集中參數(shù)法的應(yīng)用32-34
- 2.3.3 熱平衡法34-36
- 2.3.4 有限差分法36-39
- 2.3.5 非線性估算法39-41
- 3 溫?zé)岢尚芜^程界面換熱系數(shù)求解41-55
- 3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及操作41-46
- 3.1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)41-42
- 3.1.2 試驗(yàn)操作42-43
- 3.1.3 試驗(yàn)誤差分析43-46
- 3.2 溫?zé)岢尚芜^程界面換熱系數(shù)求解46-51
- 3.2.1 轉(zhuǎn)運(yùn)過程中換熱系數(shù)求解46-48
- 3.2.2 沖壓淬火階段換熱系數(shù)求解48-51
- 3.3 數(shù)值模擬驗(yàn)證51-55
- 4 界面換熱系數(shù)影響因素探究55-66
- 4.1 沖壓載荷對界面換熱系數(shù)的影響55-57
- 4.2 界面溫度對界面換熱系數(shù)的影響57-59
- 4.3 界面介質(zhì)對界面換熱系數(shù)的影響59-63
- 4.3.1 脫模劑對界面換熱系數(shù)的影響60-61
- 4.3.2 隔熱材料對界面換熱系數(shù)的影響61-63
- 4.4 材料物理性能參數(shù)對界面換熱系數(shù)的影響63-66
- 結(jié)論66-68
- 參考文獻(xiàn)68-71
- 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況71-72
- 致謝72-73
【參考文獻(xiàn)】
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，本文編號：662485
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