论文摘要
镁合金具有高的比强度和比刚度、优良的热传导性、易于机械加工和方便回收利用等优点,使其被广泛地应用于航空航天、汽车工业和电子工业等领域。因此,研究镁合金的晶粒细化方法具有重要的理论意义和应用意义。作为获得超细晶方法之一,等通道转角挤压（Equal-Channel Angular Pressing,ECAP）得到了广泛的研究。本文的实验材料是镁合金,尺寸为Ф24×80mm。对其进行ECAP挤压实验,然后基于弹塑性有限元法建立了镁合金ECAP试验的有限元模型,并对其进行有限元模拟。本文利用非线性有限元软件MSC.Marc模拟了镁合金单道次ECAP过程,分析了试样等效应力、等效应变分布和挤压力随时间的变化以及摩擦对ECAP变形的影响。分别模拟了不同外角Ψ的ECAP过程,分析了外角Ψ对ECAP过程中挤压力和变形均匀性的影响。设计了镁合金沿A路径ECAP多道次挤压模型,模拟了其过程,并对其做了光学显微组织观察。结果表明:单道次ECAP变形,挤压力-时间曲线可以分三个阶段:快速增加阶段,慢速增加阶段和稳定阶段。其中,稳定阶段是主要变形阶段,在此阶段挤压力基本保持不变,呈现基本稳定状态。等效应力分布很不均匀,模具拐角对应的区域等效应力最大。试样中部的等效应变值大于试样的顶部和底部。根据等效应变的分布特征,试样稳定变形区形状接近于平行四边形,且等效应变最大。为了能产生一个足够大的稳定变形区,试样应该足够的长。随着摩擦系数的增大,一方面会导致挤压力大幅增加,另一方面还会导致变形的不均匀性,因此要尽量减少摩擦。外角Ψ越大,挤压力就越小,达到稳定阶段所需要的时间就越长。从挤压力和均匀性的角度考虑,外角Ψ适宜的取值范围是16°～37°。有限元模拟表明:挤压道次增加,试样变形发生的剪切变形程度越大,变形越不均匀。光学显微组织观察表明:挤压道次增加,试样的微观组织逐渐被细化,变形的不均匀性也在增加。
论文目录
摘要Abstract第一章 绪论1.1 前言1.2 ECAP 工艺原理1.3 ECAP 工艺参数1.3.1 模具角度1.3.2 工艺路线1.3.3 挤压速度1.3.4 挤压温度1.4 ECAP 晶粒细化过程1.5 ECAP 有限元研究现状1.6 本课题的研究意义及内容1.6.1 本课题的研究意义1.6.2 本课题研究内容第二章 有限元法的原理2.1 有限元法的起源和应用2.2 有限元法的分类2.3 有限元法的分析步骤2.4 有限元法的优点2.5 弹塑性有限元法原理2.5.1 材料屈服准则2.5.2 弹塑性本构关系2.5.3 硬化定律2.6 有限元法的实现第三章 等通道转角挤压实验3.1 实验材料3.2 镁合金ECAP 的研究路线3.3 镁合金熔炼铸锭过程3.4 镁合金棒材挤压工艺3.4.1 挤压设备及条件3.4.2 挤压工艺参数的确定3.4.3 挤压结果3.5 镁合金ECAP 实验过程3.5.1 实验模具3.5.2 ECAP 实验参数制定3.5.3 ECAP 变形路径3.5.4 ECAP 实验结果第四章 单道次ECAP 弹塑性有限元模拟4.1 大型通用非线性有限元软件MSC.Marc4.1.1 Marc 软件的构成4.1.2 Marc 软件接口功能4.1.3 Marc 软件的非线性分析功能4.1.4 Marc 程序结构的特点4.1.5 Marc 接触分析4.1.6 Marc 软件的单位制度4.2 ECAP 有限元模型建立和参数定义4.2.1 模具参数4.2.2 材料属性4.2.3 网格划分4.2.4 接触定义4.2.5 摩擦模型4.2.6 冲头运动定义4.2.7 接触分离定义4.2.8 载荷工况定义4.3 ECAP 变形过程模拟4.4 ECAP 过程载荷的模拟与分析4.5 ECAP 过程等效应力的有限元分析4.6 ECAP 过程的等效应变有限元分析4.7 摩擦对ECAP 过程的影响4.8 本章小结第五章 外角Ψ对ECAP 变形影响的有限元分析5.1 有限元模型建立和参数定义5.1.1 模具参数5.1.2 材料属性5.1.3 网格划分5.2 外角Ψ对挤压力的有限元分析5.3 外角Ψ对等效应变的影响5.4 本章小结第六章ECAP 多道次挤压有限元模拟和显微组织观察6.1 有限元模型参数设置6.2 ECAP 多道次挤压有限元模型设计6.3 A 路径ECAP 多道次有限元模拟结果及分析6.4 A 路径ECAP 后试样光学显微组织观察6.5 本章小结第七章 结论与展望7.1 结论7.2 课题展望参考文献在读期间取得的科研成果致谢作者简介
相关论文文献
标签：镁合金论文; 有限元模拟论文; 外角论文; 多道次挤压论文;
