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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 新型拔長(zhǎng)工藝的物理模擬研究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 自然科學(xué)類(lèi)學(xué)術(shù)論文
- 簡(jiǎn)介：
- <<新型拔長(zhǎng)工藝的物理模擬研究>>采用ANSYS軟件對(duì)水平V型砧鍛造法進(jìn)行了數(shù)值模擬，考察了水平V型砧鍛造法砧寬比參數(shù)對(duì)大型軸類(lèi)鍛件應(yīng)力場(chǎng)（尤其是橫向應(yīng)力場(chǎng)）的影響。平V型砧鍛造法有利于控制鍛件內(nèi)的橫向應(yīng)力場(chǎng)，這一特征有利于改善鍛件質(zhì)量，抑制鍛件內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生。 項(xiàng)目模擬了鍛造中試件表面和內(nèi)部任何部位的變形情況，得到了拔長(zhǎng)工序的變形規(guī)律，為生產(chǎn)應(yīng)用提供了參考依據(jù)。
- 詳細(xì)介紹：
- <<新型拔長(zhǎng)工藝的物理模擬研究>>采用ANSYS軟件對(duì)水平V型砧鍛造法進(jìn)行了數(shù)值模擬，考察了水平V型砧鍛造法砧寬比參數(shù)對(duì)大型軸類(lèi)鍛件應(yīng)力場(chǎng)（尤其是橫向應(yīng)力場(chǎng)）的影響。研究結(jié)果表明：隨著砧寬比的增大，鍛件中心軸向應(yīng)力狀態(tài)和橫向應(yīng)力狀態(tài)都有一定程度的改善。而在同樣的工藝參數(shù)情況下，采用普通平砧拔長(zhǎng)法一定會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力。因而相比之下，水平V型砧鍛造法有利于控制鍛件內(nèi)的橫向應(yīng)力場(chǎng)，這一特征有利于改善鍛件質(zhì)量，抑制鍛件內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生。 項(xiàng)目模擬了鍛造中試件表面和內(nèi)部任何部位的變形情況，并應(yīng)用有限元軟件對(duì)變形過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了拔長(zhǎng)工序的變形規(guī)律，為生產(chǎn)應(yīng)用提供了參考依據(jù)。項(xiàng)目所撰寫(xiě)的論文被EI檢索(EI檢索號(hào)20104313317348 )。
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作品專(zhuān)業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 在現(xiàn)有廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目的研究基礎(chǔ)上，按照相似原理，采用塑性泥的方法對(duì)新型水平V型砧拔長(zhǎng)工藝進(jìn)行物理模擬實(shí)驗(yàn)；通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)，研究新型成形工藝對(duì)鍛造過(guò)程中金屬流動(dòng)的影響。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 本項(xiàng)目采用以物理模擬實(shí)驗(yàn)為主，理論分析為輔的研究方法，對(duì)新型水平V型砧拔長(zhǎng)工藝進(jìn)行物理模擬實(shí)驗(yàn)研究，探索合理的工藝參數(shù)，為該方法的實(shí)際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 項(xiàng)目?jī)r(jià)值及創(chuàng)新性：由于傳統(tǒng)的網(wǎng)格法在大變形后網(wǎng)格模糊不清，為了克服這一缺點(diǎn)，本項(xiàng)目利用不同顏色的塑泥制取層狀試樣，具有簡(jiǎn)單、直觀的優(yōu)點(diǎn)?？梢匝厝我饨孛嫫史郑灰嚇臃謱雍侠?，可以模擬試件表面和內(nèi)部任何部位的變形情況。 對(duì)新型水平V型砧拔長(zhǎng)工藝進(jìn)行了物理模擬，并應(yīng)用有限元軟件對(duì)變形過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬。得到了拔長(zhǎng)工序的變形規(guī)律，為生產(chǎn)應(yīng)用提供了參考依據(jù)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 水平V型砧鍛造法在控制大型軸類(lèi)鍛件內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)、金屬纖維組織等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。采用ANSYS軟件對(duì)水平V型砧鍛造法進(jìn)行了數(shù)值模擬，考察了水平V型砧鍛造法砧寬比參數(shù)對(duì)大型軸類(lèi)鍛件應(yīng)力場(chǎng)（尤其是橫向應(yīng)力場(chǎng)）的影響。研究結(jié)果表明：隨著砧寬比的增大，鍛件中心軸向應(yīng)力狀態(tài)和橫向應(yīng)力狀態(tài)都有一定程度的改善。在壓下量增大到15％以上時(shí)，中心點(diǎn)軸向和橫向應(yīng)力都由拉應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)力狀態(tài)。即使是在料寬比較小的情況下，如果采用較大的砧寬比和壓下量也可以產(chǎn)生橫向壓應(yīng)力。而在同樣的工藝參數(shù)情況下，采用普通平砧拔長(zhǎng)法一定會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力。因而相比之下，水平V型砧鍛造法有利于控制鍛件內(nèi)的橫向應(yīng)力場(chǎng)，這一特征有利于改善鍛件質(zhì)量，抑制鍛件內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生。
獲獎(jiǎng)情況
- 16-18 April 2010 Chengdu，Sichuan，China，國(guó)際會(huì)議ICCET2010錄用論文1篇“ADPL-Based Study on the Influence of Anvil-Width Ratio on Stress Field in Stretched Axial Forgings with HAV Forging Method”。
鑒定結(jié)果
- 無(wú)
參考文獻(xiàn)
- 物理模擬對(duì)金屬變形來(lái)說(shuō)是一種有效的手段，但是考慮到實(shí)驗(yàn)成本和時(shí)間，對(duì)于大型軸類(lèi)零件直接進(jìn)行拔長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M是不現(xiàn)實(shí)的，只能根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)M模型，通過(guò)對(duì)該模型的研究，反推出適用于實(shí)際生產(chǎn)需要的結(jié)論，然后再根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況修正實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀? 本文被EI檢索(EI檢索號(hào)20104313317348 )。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 拔長(zhǎng)是大型軸類(lèi)鍛件的主要成形工序之一。由于大型軸類(lèi)鍛件的生產(chǎn)工藝除了滿(mǎn)足成形要求之外，還必須要消除原始鑄錠的鑄造組織，改善鍛件的力學(xué)性能，所以研究人員提出了很多方法。其中以 FM法(上平砧下平臺(tái))、WHF法(寬平砧強(qiáng)壓法，Wide Die Heavy Blow Forging)和JTS法(硬殼鍛造法或中心壓實(shí)法, Japan Tefeno and Shikano制鋼所發(fā)明)最為常用。此外，中國(guó)第一重型機(jī)械集團(tuán)公司提出了上下V型砧寬砧大壓下量的KD鍛造法。陳穎、任運(yùn)來(lái)、聶紹珉等人提出了一種凹面砧拔長(zhǎng)工藝。呂炎提出了非對(duì)稱(chēng)拔長(zhǎng)工藝。Dyja H.等人提出了徑向梯形砧(Radial-trapezoid anvils)拔長(zhǎng)工藝和鍛透徑向砧(forcing-through radial anvils)拔長(zhǎng)新工藝。但這些鍛造工藝生產(chǎn)的大型軸類(lèi)鍛件，由于成形后所形成的纖維方向基本上平行于軸的中心線(xiàn)，其縱向力學(xué)性能大于橫向力學(xué)性能，即力學(xué)性能存在異向性。為改善鍛件的橫向性能，劉助柏等人提出了水平V型砧鍛造新工藝。對(duì)水平V型砧鍛造法中金屬變形過(guò)程進(jìn)行理論分析，證明水平V型砧鍛造法在內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)、金屬纖維組織、鍛件的整體性能、宏觀幾何形狀等方面都優(yōu)于普通平砧鍛造法。倪利勇、張莉萍等對(duì)水平V型砧連續(xù)拔長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)隨著拔長(zhǎng)過(guò)程的進(jìn)行，砧子中心處橫截面上的橫向壓應(yīng)力越來(lái)越大，有利于抑制橫向缺陷的產(chǎn)生，但僅考慮了少數(shù)砧型的效果，研究不是很全面。 本項(xiàng)目旨在按照相似原理，采用塑性泥的方法對(duì)新型水平V型砧拔長(zhǎng)工藝進(jìn)行物理模擬實(shí)驗(yàn)；與數(shù)值模擬相互印證；通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)，研究新型水平V型砧成形工藝對(duì)鍛造過(guò)程中金屬流動(dòng)的影響。
