本文關(guān)鍵詞：葉片模具服役中溫度、應(yīng)力及磨損過(guò)程模擬仿真與分析

  更多相關(guān)文章： 葉片熱鍛模具 數(shù)值模擬 模具失效 溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)分析 磨損量分析

【摘要】：葉片形狀復(fù)雜,通常是由不銹鋼或鎳基材料制成。不銹鋼、鎳基合金熱膨脹系數(shù)大,導(dǎo)熱能力小,高溫變形難。為強(qiáng)迫該類材料變形,需用較大能量的鍛壓設(shè)備,加熱較高溫度,增加變形時(shí)間。和常用汽車鍛件模具相比,葉片熱鍛模具的使用環(huán)境更加惡劣,導(dǎo)致其使用壽命普遍不高。為了能更好地研究熱鍛模具負(fù)荷情況,本文使用成形分析軟件有限元軟件對(duì)葉片熱鍛模具在鍛壓全過(guò)程進(jìn)行溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)以及磨損量分布進(jìn)行模擬。研究發(fā)現(xiàn)葉片坯料在葉根及葉冠處最先發(fā)生變形,且這些區(qū)域所對(duì)應(yīng)的型腔在鍛造結(jié)束時(shí)溫度升高的幅度最大,而葉身中部溫度變化幅度則較小。在鍛造過(guò)程,從葉身中部型腔到橋部,等效應(yīng)力逐漸降低。較大應(yīng)力分布區(qū)域?yàn)槿~身與葉根連接處所對(duì)應(yīng)的型腔。整個(gè)熱鍛過(guò)程中,磨損先出現(xiàn)在葉根與葉身連接處所對(duì)應(yīng)的型腔,最大磨損量和最大磨損率出現(xiàn)在橋部位置。本文模擬分析了不同工藝參數(shù)(即模具的預(yù)熱溫度、上模的下壓速度,工件與模具之間的摩擦因子)對(duì)熱鍛模具溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)以及磨損量分布的影響。當(dāng)模具預(yù)熱溫度上升時(shí),下模在鍛造完成時(shí)的溫度會(huì)隨之升高,下模溫度上升的幅度越小,下模型腔的等效應(yīng)力將隨之下降。上模下壓速度越快,鍛造過(guò)程耗時(shí)越短,下模型腔表面溫度也就隨之下降,而下模型腔表面的等效應(yīng)力會(huì)隨上模的下壓速度的增大而增大。當(dāng)葉片坯料與下模之間的摩擦因子增大時(shí),下模型腔的溫度略有升高;而當(dāng)摩擦因子增大時(shí),下模型腔的等效應(yīng)力隨之增大,且增大幅度較大。研究發(fā)現(xiàn),在熱鍛過(guò)程中,葉片金屬流動(dòng)速度的變化是對(duì)模具表面磨損量和磨損率的變化產(chǎn)生影響的主要因素。模具預(yù)熱溫度的升高會(huì)使模具終鍛最高溫度與葉片坯料金屬流動(dòng)速度均呈增大,并且過(guò)高的預(yù)熱溫度會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑劑的性能有所下降,增大模具的磨損量,在保證模具具有足夠硬度和韌性的情況下,應(yīng)盡量降低模具預(yù)熱溫度;上模下壓速度的增大會(huì)導(dǎo)致模具與坯料之間的熱交換與磨擦情況發(fā)生變化:上模下壓速度較慢時(shí),導(dǎo)致模具與坯料熱交換時(shí)間較長(zhǎng),模具表面熱效應(yīng)嚴(yán)重,造成磨損;當(dāng)上模下壓速度較快時(shí),模具表面摩擦開始加劇,造成磨損,應(yīng)適當(dāng)控制成形速度,以保證模具的壽命;下模與葉片坯料表面之間的摩擦因子對(duì)模具的磨損量影響較大,摩擦因子較小時(shí),摩擦因子增大會(huì)阻礙葉片坯料金屬流動(dòng),導(dǎo)致磨損量下降;但摩擦因子較大時(shí),模具與坯料表面的摩擦逐漸加劇,葉片金屬流動(dòng)速度又開始提高,同時(shí)模具表面溫度也比較高,導(dǎo)致模具磨損量增大。此研究分析得到的葉片模具在鍛壓全程的應(yīng)力、溫度及磨損數(shù)據(jù),可進(jìn)一步用于進(jìn)行模具堆焊修復(fù)的指導(dǎo)等。
【關(guān)鍵詞】：葉片熱鍛模具 數(shù)值模擬 模具失效 溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)分析 磨損量分析
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG315.2;V263
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-14
• 第一章 緒論14-22
• 1.1 引言14-15
• 1.2 葉片熱鍛模具常見失效形式15-17
• 1.2.1 斷裂失效15
• 1.2.2 磨損失效15-16
• 1.2.3 塑性變形失效16
• 1.2.4 熱疲勞失效16
• 1.2.5 葉片熱鍛模具失效資料收集16-17
• 1.3 葉片鍛造數(shù)值模擬技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展17-20
• 1.3.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其發(fā)展17-19
• 1.3.2 葉片鍛造數(shù)值模擬技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀存在的問(wèn)題19-20
• 1.4 課題主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線20-22
• 1.4.1 課題主要研究?jī)?nèi)容20-21
• 1.4.2 課題研究技術(shù)路線21-22
• 第二章 葉片成形過(guò)程模具溫度、應(yīng)力及磨損模擬基本理論22-37
• 2.1 前言22
• 2.2 熱鍛模具的溫度場(chǎng)22-23
• 2.2.1 鍛模熱傳導(dǎo)微分方程22
• 2.2.2 初始條件和邊界條件22-23
• 2.3 熱鍛模具的應(yīng)力23-24
• 2.3.1 熱鍛模具的熱應(yīng)力23
• 2.3.2 熱鍛模具的機(jī)械應(yīng)力23
• 2.3.3 熱鍛模具的綜合等效應(yīng)力23-24
• 2.4 剛塑性有限元理論簡(jiǎn)介24-25
• 2.4.1 概述24
• 2.4.2 剛塑性材料的基本假設(shè)24
• 2.4.3 剛塑性材料的基本方程[54-56]24-25
• 2.5 模具磨損基本理論25-31
• 2.5.1 模具界面接觸25-26
• 2.5.2 磨損類型26
• 2.5.3 磨損過(guò)程26-27
• 2.5.4 磨損計(jì)算模型27-30
• 2.5.4.1 磨損量的定義27-28
• 2.5.4.2 磨損計(jì)算模型28-30
• 2.5.5 磨損有限元理論基礎(chǔ)30-31
• 2.5.5.1 Mises屈服準(zhǔn)則30
• 2.5.5.2 接觸法則30
• 2.5.5.3 靜力隱式求解法30-31
• 2.6 模具磨損的影響因素31-32
• 2.7 葉片熱鍛模具工況條件及特點(diǎn)32-33
• 2.7.1 葉片成形鍛造設(shè)備32
• 2.7.2 葉片熱鍛模具工況特點(diǎn)32-33
• 2.8 葉片熱鍛模具結(jié)構(gòu)及性能要求33-37
• 2.8.1 葉片結(jié)構(gòu)及其材料力學(xué)性能33-34
• 2.8.2 葉片模具結(jié)構(gòu)及模具鋼性能34
• 2.8.3 葉片模具加工工藝34-36
• 2.8.4 葉片模具使用性能要求36-37
• 第三章 葉片熱鍛模具應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)數(shù)值模擬分析與實(shí)驗(yàn)研究37-55
• 3.1 引言37
• 3.2 建立有限元模型37-39
• 3.2.1 幾何模型的導(dǎo)入37-38
• 3.2.2 網(wǎng)格劃分38-39
• 3.2.3 模擬參數(shù)設(shè)置39
• 3.3 模具溫度場(chǎng)分析39-41
• 3.4 模具應(yīng)力場(chǎng)分析41-43
• 3.5 模具應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)數(shù)值模擬與模具實(shí)際失效對(duì)比實(shí)驗(yàn)43-46
• 3.6 葉片模具變形與開裂失效機(jī)制實(shí)驗(yàn)研究46-54
• 3.6.1 葉片模具斷裂失效檢測(cè)分析46-51
• 3.6.1.1 化學(xué)成分檢測(cè)分析46
• 3.6.1.2 開裂失效模具檢測(cè)分析46-48
• 3.6.1.3 開裂模具顯微組織觀察48-50
• 3.6.1.4 斷口微觀觀察50-51
• 3.6.2 葉片模具開裂失效分析51-53
• 3.6.2.1 材料因素分析51
• 3.6.2.2 微觀組織分析51-52
• 3.6.2.3 模具應(yīng)力分析52-53
• 3.6.3 模具斷裂失效預(yù)防措施53-54
• 3.7 本章小結(jié)54-55
• 第四章 不同工藝參數(shù)下模具的應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)55-64
• 4.1 引言55
• 4.2 預(yù)熱溫度對(duì)模具溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的影響55-58
• 4.3 上模下壓速度對(duì)模具溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的影響58-60
• 4.4 摩擦因子對(duì)模具溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的影響60-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 第五章 葉片熱鍛模具的磨損模擬分析與實(shí)驗(yàn)研究64-78
• 5.1 引言64
• 5.2 建立有限元模型64-66
• 5.2.1 幾何模型的導(dǎo)入64-65
• 5.2.2 網(wǎng)格劃分65-66
• 5.2.3 模擬參數(shù)設(shè)置66
• 5.3 模具磨損量分析66-68
• 5.4 模具磨損率分析68-69
• 5.5 磨損量影響因素分析69-73
• 5.5.1 模具表面溫度分析69-70
• 5.5.2 模具表面應(yīng)力分析70-71
• 5.5.3 葉片金屬流動(dòng)速度分析71-72
• 5.5.4 綜合結(jié)果分析72-73
• 5.6 模具磨損數(shù)值模擬與模具實(shí)際失效對(duì)比實(shí)驗(yàn)73-75
• 5.7 葉片模具磨損失效機(jī)制實(shí)驗(yàn)研究75-77
• 5.7.1 硬度分析75-76
• 5.7.2 顯微組織分析76
• 5.7.3 模具磨損失效原因分析76-77
• 5.8 本章小節(jié)77-78
• 第六章 不同工藝參數(shù)下的模具磨損數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)78-84
• 6.1 引言78
• 6.2 模具預(yù)熱溫度對(duì)磨損量的影響78-80
• 6.3 上模下壓速度對(duì)磨損量的影響80-81
• 6.4 摩擦因子對(duì)磨損量的影響81-83
• 6.5 本章小結(jié)83-84
• 第七章 總結(jié)與展望84-86
• 7.1 課題總結(jié)84-85
• 7.2 展望85-86
• 參考文獻(xiàn)86-90
• 致謝90-91
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表或已完成的學(xué)術(shù)論文91

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李寶聚;王兆輝;譚磊;楊加太;秦趙輝;;熱鍛工藝參數(shù)對(duì)模具磨損影響的有限元分析[J];模具工業(yè);2014年09期

2 李振紅;黃英娜;張質(zhì)良;;亞熱精密成形過(guò)程模具磨損的數(shù)值模擬研究[J];精密成形工程;2010年02期

3 宿月文;陳渭;朱愛斌;謝友柏;;滑動(dòng)磨損過(guò)程有限元分析及銷磨損預(yù)測(cè)[J];中國(guó)機(jī)械工程;2009年13期

4 杜海威;劉凱泉;郭義;;DEFORM軟件在加工制造業(yè)中的應(yīng)用[J];一重技術(shù);2008年03期

5 張瑜;陳軍;李雪松;;鋁合金熱鍛模具結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力應(yīng)變演變過(guò)程分析[J];模具技術(shù);2008年02期

6 吳立新;陳士華;姚中海;;5CrNiMo鋼熱鍛模開裂原因分析[J];物理測(cè)試;2007年06期

7 謝秀紅;韓云;;模具堆焊技術(shù)的應(yīng)用[J];機(jī)械制造與自動(dòng)化;2007年05期

8 周杰;趙軍;安治國(guó);;熱擠壓模磨損規(guī)律及磨損對(duì)模具壽命的影響[J];中國(guó)機(jī)械工程;2007年17期

9 黃榮學(xué);范洪遠(yuǎn);;我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展概述及展望[J];機(jī)械工程師;2007年05期

10 傅建;謝彬;林南;鐘杰;;數(shù)值模擬技術(shù)在汽輪機(jī)葉片模鍛成形中的應(yīng)用[J];鍛壓技術(shù);2007年02期

，

本文編號(hào)：788941