亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        ZK60鎂合金棒材ECAP過程有限元模擬分析

        2014-07-01 23:36:56于彥東逯允龍莊園初德勝李彩霞
        機(jī)械工程師 2014年5期
        關(guān)鍵詞:棒材應(yīng)力場溫度場

        于彥東, 逯允龍, 莊園, 初德勝, 李彩霞

        (哈爾濱理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,哈爾濱150040)

        ZK60鎂合金棒材ECAP過程有限元模擬分析

        于彥東, 逯允龍, 莊園, 初德勝, 李彩霞

        (哈爾濱理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,哈爾濱150040)

        采用剛黏塑性有限元理論,在擠壓溫度為200℃、擠壓速度為2 mm/s、背壓強(qiáng)度為40 MPa時(shí),對ZK60鎂合金棒材進(jìn)行四道次ECAP過程的數(shù)值模擬,觀察棒材在四道次ECAP過程中金屬流動(dòng)情況,并分析棒材在四道次ECAP過程中應(yīng)力場和溫度場的分布和變化規(guī)律。

        ECAP;四道次擠壓;ZK60棒材;有限元分析

        0 引言

        鎂合金具有密度低、比強(qiáng)度和比剛度高、電磁屏蔽效果好、抗震能力強(qiáng),易于機(jī)加工成形和易于回收再利用等優(yōu)點(diǎn)[1]。

        近年來,等通道轉(zhuǎn)角擠壓(EqualChannelAngularPressing簡稱ECAP)作為一種制備超細(xì)晶材料的新技術(shù)工藝,受到材料科學(xué)學(xué)者的極大關(guān)注[2]。這種技術(shù)主要是在不改變材料外觀形狀和尺寸的條件下,引入強(qiáng)烈的近似于純剪切的變形來達(dá)到使材料晶粒細(xì)化的目的,從而改善材料的力學(xué)性能。這是由于密排六方金屬具有很強(qiáng)的細(xì)晶強(qiáng)化效應(yīng),通過細(xì)化晶粒能夠使鎂合金的強(qiáng)度得到顯著提高。此外,細(xì)化晶粒還能夠明顯改善鎂合金的塑性[3]。

        本文采用體積成形有限元軟件,對ZK60鎂合金棒材進(jìn)行了的四道次ECAP過程的三維有限元數(shù)值模擬。了解金屬在擠壓過程中的流動(dòng)情況,分析應(yīng)力場及溫度場分布的模擬結(jié)果,達(dá)到減小實(shí)驗(yàn)工作量、降低實(shí)驗(yàn)成本和提高實(shí)驗(yàn)精度等目標(biāo)。

        1 建立模型及模擬設(shè)置

        模擬ECAP過程所用的模具實(shí)體圖主要由擠壓桿、凹模和背壓頂桿3個(gè)元件組成,由于要對試樣以BC路徑進(jìn)行四道次擠壓,模擬所采用的是多級連續(xù)ECAP模型,如圖1所示。

        圖1 ECAP有限元模型

        模擬中試樣選用的網(wǎng)格劃分?jǐn)?shù)為18 000,凹模的網(wǎng)格數(shù)為200 000,擠壓桿的網(wǎng)格數(shù)為20 000,背壓頂桿的網(wǎng)格數(shù)為12 000,除試樣材料為ZK60鎂合金外,模具3個(gè)元件所采用的材料均為H13鋼,這個(gè)模型中擠壓模具的擠壓入口通道和背壓出口通道的直徑為φ10 mm,等通道的夾角為90°。凹模包含了4條彎曲的90°等通道,每一次擠壓就相當(dāng)于完成了1次BC路徑的單道次ECAP,最終完成了4次擠壓。

        2 模擬結(jié)果分析

        2.1 應(yīng)力場模擬

        ECAP過程中應(yīng)力場分布的模擬分析尤為重要,應(yīng)力的大小與變形的劇烈程度密不可分,也與晶粒的細(xì)化效果息息相關(guān)。四道次ECAP過程中每道次擠壓后的應(yīng)力分布變化如圖2所示,圖中標(biāo)注出了每道次擠壓的位置。變形前期部分試樣通過第一條等通道后應(yīng)力場分布如圖2(a)所示,可以看出,應(yīng)力場主要分布在兩個(gè)等通道相交的區(qū)域,尤其是內(nèi)、外角之間存在的狹長的剪切變形帶區(qū)域中應(yīng)力更大,能達(dá)到100 MPa。這與低能位錯(cuò)結(jié)構(gòu)理論有關(guān),通道轉(zhuǎn)角處發(fā)生劇烈的剪切變形,變形會使組織中產(chǎn)生高密度的纏結(jié)位錯(cuò),而位錯(cuò)間存在著較大應(yīng)力場,它們會相互作用并重新排列,形成亞晶結(jié)構(gòu),而形成的亞晶界會進(jìn)一步演化為小角度晶界和大角度晶界,引起動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,從而細(xì)化晶粒。這也證實(shí)了ECAP主要通過通道拐角處的純剪切變形來使晶粒得到顯著細(xì)化這個(gè)理論的正確性。

        ECAP變形過程中試樣通過第二、三、四條等通道后的應(yīng)力場分布分別如圖2(b)、(c)、(d)所示,首先可以看出試樣所受的最大應(yīng)力值在不斷降低,第二道次最大應(yīng)力值能達(dá)到60 MPa,第三道次最大應(yīng)力值僅為10 MPa,第四道次更低,只有5 MPa左右。這表明隨著擠壓道次的增多塑性變形不再劇烈,晶粒細(xì)化效果也會越來越弱;其次最大應(yīng)力主要分布在第一條等通道拐角處,這表明第一條等通道處塑性變形的程度最劇烈,對晶粒的細(xì)化效果也必然最明顯。

        圖2 不同道次ECAP變形過程中應(yīng)力場分布

        2.2 溫度場模擬

        ECAP過程中應(yīng)力場的變化直接反映在溫度場的變化上,試樣所受的應(yīng)力越大,變形也就越劇烈,變形區(qū)域的溫度相比其他區(qū)域也就越高,即試樣各個(gè)區(qū)域的溫度差值明顯。因此,對于應(yīng)力場和溫度場的模擬結(jié)果應(yīng)綜合分析。連續(xù)四道次ECAP變形過程中溫度場的分布如圖3所示。

        圖3 不同道次ECAP變形過程中溫度場分布

        變形前期部分試樣通過第一條等通道后溫度場的分布如圖3(a)所示。可以看出,溫度分布由剪切變形帶開始向著變形試樣尾部區(qū)域性逐級遞減,溫度較高部位仍主要分布在通道拐角處,剪切變形帶區(qū)域溫度最高能達(dá)到207℃,尾部區(qū)域溫度最低為201℃,同時(shí)還觀察到已通過通道拐角區(qū)域的部位溫度略低于剪切變形帶區(qū)域。

        這種溫度場分布狀況主要是塑性變形熱、摩擦熱和熱傳導(dǎo)共同作用的結(jié)果,試樣在通過通道拐角區(qū)域時(shí)會由于受到純剪切變形力的作用而發(fā)生劇烈的塑性變形,產(chǎn)生大量的塑性變形熱。另外,與凹模內(nèi)壁摩擦也會產(chǎn)生摩擦熱,這些熱量必然要通過熱傳導(dǎo)傳遞到溫度較低的區(qū)域,因此就導(dǎo)致了這種剪切變形帶區(qū)域溫度最高,溫度向著其它區(qū)域逐級遞減的現(xiàn)象。而通過拐角區(qū)域的部位由于要向空氣散熱以及與凹模發(fā)生熱傳導(dǎo),因此溫度略有降低。

        變形過程中試樣通過第二條等通道后的溫度場分布如圖3(b)所示,可以看出,最高溫度分布在兩條相鄰等通道之間剪切變形帶交匯的區(qū)域,并且以此為中心呈現(xiàn)出向著其它部位區(qū)域性逐級遞減的分布特征。相比變形前期,由于變形過程中模具向環(huán)境散熱以及熱傳導(dǎo)的作用,同時(shí)變形的劇烈程度相對于試樣剛通過第一條等通道時(shí)也有所降低,導(dǎo)致試樣溫度顯著降低,最高溫度僅能達(dá)到202℃,且最高與最低溫度相差2℃。大量的變形熱意味著劇烈的塑性變形,模擬結(jié)果表明剪切變形帶的交匯區(qū)域由于受到兩條等通道剪切力的共同作用而劇烈變形。變形過程中試樣通過第三條等通道后的溫度場分布如圖3(c)所示,可以看出,試樣溫度再度降低,最高與最低溫度均稍高于200℃,且兩者之間僅相差0.5℃,分析認(rèn)為試樣整體溫度的下降主要是由于模具散熱及試樣通過等通道時(shí)變形劇烈程度越來越低所致;此外,每條等通道拐角部位的溫度雖然仍高于其它部位,但也在按照等通道的順序逐次降低,這表明試樣變形的劇烈程度也在按等通道的順序逐次降低。這兩點(diǎn)均與應(yīng)力場分析得出的結(jié)論相同。

        變形過程中試樣通過第四條等通道后的溫度場分布如圖3(d)所示,可以看出,試樣溫度降低到200℃以下,最高與最低溫度僅相差0.3℃。這時(shí)的最高溫度位于第四條等通道的拐角位置,這表明第四條等通道處的塑性變形稍顯劇烈,但由于該區(qū)域溫度升高不明顯以及應(yīng)力作用總體減少,可以分析出該區(qū)域的晶粒細(xì)化效果仍不會很明顯。

        3 結(jié)論

        通過對ZK60合金棒材四道次ECAP變形過程進(jìn)行有限元數(shù)值模擬,探討了變形過程中應(yīng)力場及溫度場的變化,主要得出以下結(jié)論:

        1)對ZK60合金棒材進(jìn)行四道次ECAP應(yīng)力場模擬表明,隨著擠壓道次的增加,試樣塑性變形不再劇烈,試樣通過第一個(gè)等通道拐角后的最大應(yīng)力以及最高溫度均分布在剪切變形帶區(qū)域。

        2)四道次ECAP變形過程中的應(yīng)力場及溫度場分布模擬結(jié)果均表明,試樣變形的劇烈程度不但隨著擠壓道次的增加而降低,同時(shí)也按照擠壓道次的順序再逐漸降低。每條等通道拐角部位的溫度分布高于其它部位。

        [1] MckenziePWJ,LapovokR,EstrinY.Theinfluenceofbackpressure on ECAP processed AA 6016:Modeling and experiment[J]. Acta Materialia,2007,55:2985-2993.

        [2] Janecek M,Popov M,Krieger M G,et al.Mechanical properties and microstructure of a Mg alloy AZ31 prepared by equalchannel angular pressing[J].Materials Science and Engineering,2007,A462:116-120.

        [3] 于彥東,周浩.MB15合金等通道轉(zhuǎn)角擠壓晶粒組織模擬和實(shí)驗(yàn)分析[J].中國有色金屬學(xué)報(bào),2011(2):296-302.

        (編輯昊 天)

        Finite Element Simulation and Analysis of ZK60 Magnesium Alloy Bar in the ECAP Process

        YU Yandong,LU Yunlong,ZHUANG Yuan,CHU Desheng,LI Caixia
        (School of Materials Science and Engineering,Harbin University of Science and Technology,Harbin 150040,China)

        The ZK60 magnesium alloy bar was conducted by numerical simulation during the four-pass equal channel angular pressing(ECAP)process through the rigid visco-plastic finite element theory at the temperature of 200℃,the extrusion of 2 mm/s and the back pressure of 40 MPa.Then the metal flow of the bar was observed,the distribution and change of the stress field and temperature field were analyzed in the four-pass ECAP process.

        ECAP;four-pass pressing;ZK60 magnesium bar;finite element analysis

        TG 376.2;TG 379

        A

        1002-2333(2014)05-0085-03

        于彥東(1964—),女,教授,博士,從事鎂合金精密成型技術(shù)研究。

        2014-03-28

        黑龍江省教育廳科學(xué)研究項(xiàng)目(12521075)

        猜你喜歡
        棒材應(yīng)力場溫度場
        棒材車間集中監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化及應(yīng)用
        昆鋼科技(2021年1期)2021-04-13 07:55:00
        鋁合金加筋板焊接溫度場和殘余應(yīng)力數(shù)值模擬
        提高棒材定尺率生產(chǎn)實(shí)踐
        四川冶金(2019年5期)2019-12-23 09:05:00
        基于紋影法的溫度場分布測量方法
        MJS工法與凍結(jié)法結(jié)合加固區(qū)溫度場研究
        建筑科技(2018年6期)2018-08-30 03:41:08
        S32760超級雙相不銹鋼棒材的生產(chǎn)實(shí)踐
        上海金屬(2016年1期)2016-11-23 05:17:28
        鋁合金多層多道窄間隙TIG焊接頭應(yīng)力場研究
        焊接(2016年9期)2016-02-27 13:05:22
        考慮斷裂破碎帶的丹江口庫區(qū)地應(yīng)力場與水壓應(yīng)力場耦合反演及地震預(yù)測
        X80鋼層流冷卻溫度場的有限元模擬
        基于位移相關(guān)法的重復(fù)壓裂裂縫尖端應(yīng)力場研究
        斷塊油氣田(2014年5期)2014-03-11 15:33:49
        日本妇人成熟免费2020| 噜噜噜色97| 亚洲精品中文字幕乱码三区99| 国产亚洲超级97免费视频| 欧美又大又色又爽aaaa片| 日本一区二区不卡视频| 成美女黄网站18禁免费| 亚洲av激情一区二区| 人妻饥渴偷公乱中文字幕| 厨房玩丰满人妻hd完整版视频| 国产精品毛片99久久久久| 谷原希美中文字幕在线| 性做久久久久久久| 色两性网欧美| av亚洲在线一区二区| 日本精品免费看99久久| 日韩放荡少妇无码视频| 欧美在线资源| 日韩精品一区二区三区av| 欧美顶级少妇作爱| 97久久天天综合色天天综合色hd| 天堂AV无码AV毛片毛| 顶级高清嫩模一区二区| 国产成人精品午夜视频| 日韩AV无码免费二三区| 日本高清免费播放一区二区| 无码免费无线观看在线视| 人妻 日韩精品 中文字幕| 日韩av无卡无码午夜观看| 日韩精品一区二区免费| 欧美午夜刺激影院| jjzz日本护士| 日本国产一区二区在线观看| 初尝人妻少妇中文字幕| 亚洲第一成人网站| 丝袜美腿久久亚洲一区| 国产极品少妇一区二区| 久久久久久久久久久国产 | 经典三级免费看片天堂| 欧美大成色www永久网站婷| 国产精品白浆一区二区免费看|