W-40wt.%Cu包套挤压过程的数值模拟

论文摘要

W-40wt.%Cu复合材料具有良好的导电性、抗熔焊性和高强度、高硬度等优点,目前在电工材料、电子、军工、航天等领域有着广泛的应用。但是作为不互溶的钨铜材料,塑性加工能力较差,成形比较困难,因而在塑性成形加工中更好地提高它的变形能力则成为钨铜材料研究的热点。本文首先介绍了钨铜合金的特点及应用、有限元模拟技术,然后根据实验及DEFORM有限元模拟确定了钨铜合金在模拟计算过程中需要使用的参数:摩擦因子、换热系数、应力与应变、应变速率及温度的关系。根据这些参数,对钨铜合金挤压成形过程进行了模拟计算,模拟结果与实验结果较为接近。随后建立了挤压过程有限元数值模拟模型,为模拟做好准备。在此基础上,应用DEFORM有限元软件对钨铜合金挤压成形过程进行了模拟,对不同工艺条件下的挤压力、温度场、金属流动速度场、等效应力场和等效应变场进行分析,得出工艺参数:套壁厚、套底厚、挤压温度、挤压速度和挤压比对挤压过程的影响规律,同时确定出合适的工艺参数对钨铜合金挤压实验起到一定指导作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 钨铜合金的概况
• 1.2.1 钨铜合金的特点及制备技术
• 1.2.2 新型钨铜合金的研究
• 1.2.3 钨铜合金的应用
• 1.3 DEFORM有限元分析软件的介绍和应用
• 1.4 本课题主要研究内容和目的
• 第2章 W-40wt.% Cu包套挤压模拟过程参数的测定
• 2.1 引言
• 2.2 W-40wt.% Cu热变形应力应变曲线的测定与整理
• 2.2.1 热变形应力应变曲线的实验测定
• 2.2.2 热变形应力应变数据的整理
• 2.2.3 热变形应力应变关系的三维、四维描述
• 2.3 摩擦因子的测定
• 2.4 界面换热系数的确定
• 2.5 热物理参数的确定
• 2.6 本章小结
• 第3章 挤压过程有限元数值模拟模型的建立
• 3.1 挤压坯料形状的确定
• 3.2 挤压模具形状的确定
• 3.3 挤压模拟参数的选择
• 3.4 挤压模拟过程中工艺参数的确定
• 3.5 钨铜合金模拟结果实验验证
• 3.6 本章小节
• 第4章 W-40wt.% Cu包套挤压过程的数值模拟结果及分析
• 4.1 钨铜合金包套挤压过程描述
• 4.1.1 挤压过程中载荷力变化趋势
• 4.1.2 坯料温度分布状态及变化趋势
• 4.1.3 等效应力和平均应力分布规律
• 4.1.4 等效应变分布规律
• 4.1.5 相对密度分布规律
• 4.1.6 挤压速度场分布特点
• 4.2 套壁厚对钨铜合金包套挤压过程的影响
• 4.2.1 套壁厚对载荷力的影响
• 4.2.2 套壁厚对温度分布的影响
• 4.2.3 套壁厚对等效应力的影响
• 4.2.4 套壁厚对等效应变的影响
• 4.3 套底厚对钨铜合金包套挤压过程的影响
• 4.3.1 套底厚对材料流动情况影响
• 4.3.2 套底厚对材料利用率的影响
• 4.4 坯料温度对钨铜合金包套挤压过程的影响
• 4.4.1 坯料温度对载荷力的影响
• 4.4.2 坯料温度对材料内部流动规律的影响
• 4.4.3 坯料温度对等效应力的影响
• 4.4.4 坯料温度对等效应变的影响
• 4.5 挤压速度对钨铜合金包套挤压过程的影响
• 4.5.1 挤压速度对载荷力的影响
• 4.5.2 挤压速度对温度分布的影响
• 4.5.3 挤压速度对平均应力的影响
• 4.6 挤压比对钨铜合金包套挤压过程的影响
• 4.6.1 挤压比对载荷力的影响
• 4.6.2 挤压比对温度分布的影响
• 4.6.3 挤压比对材料内部流动规律的影响
• 4.7 本章小结
• 第5章 W-40wt.% Cu包双层套挤压数值模拟结果分析与包单层套比较
• 5.1 引言
• 5.2 双层套结构的钨铜材料挤压时数值模拟模型的建立
• 5.2.1 模拟过程参数的确定
• 5.2.2 坯料形状和模具形状的确定
• 5.2.3 挤压参数的确定
• 5.3 W-40wt.% Cu包双层套挤压模拟结果分析
• 5.3.1 W-40wt.% Cu包双层套挤压变形过程
• 5.3.2 温度分布对比分析
• 5.3.3 载荷力对比分析
• 5.3.4 等效应力对比分析
• 5.3.5 等效应变对比分析
• 5.3.6 流速对比分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢