異步疊軋數(shù)值模擬工藝優(yōu)化TU2純銅碩士論文

1、純銅大變形異步疊軋數(shù)值模擬及工藝優(yōu)化設計【關鍵詞】 異步疊軋; 數(shù)值模擬; 工藝優(yōu)化; TU2純銅; 【英文關鍵詞】 AARB; numerical simulate; process optimization; TU2 copper; 【中文摘要】 超細晶材料在保持較好韌性的同時,顯著地提高材料強度,同時在疲勞強度、熱穩(wěn)定性和超塑性工藝等方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。異步疊軋(Asymmetrical accumulative roll-bonding,簡稱AARB)能在不改變外部尺寸的基礎上獲得大應變,制備出微觀結構均勻細化的三維大尺寸塊體材料,是制備超細晶材料的先進技術。 目前,雖然對異步疊軋過

2、程的研究已取得了一定的成果,但對疊軋的工藝參數(shù),尤其是異步比對大變形疊軋制備超細晶的力學特征影響、超細晶的形成等問題了解不深入,大量的實驗求證存在經(jīng)費支出大和工作量大的困難。本文應用數(shù)值模擬技術,對異步疊軋過程中應力場、應變場、金屬流動速度場、板形以及軋制力等問題進行了分析,獲得了較優(yōu)的AARB工藝參數(shù)。 本文對60060min退火TU2純銅進行異步疊軋,簡單分析了低道次不同壓下量的材料力學性能變化。測量了六個道次異步疊軋的軋制力并計算了一道次的軋制力,結果表明一道次計算軋制力與測量軋制力非常相近,說明計算過程選取的參數(shù)較為準確,為模擬摩擦系數(shù)等參數(shù)的選取提供了實驗支持。 建立三維有限元模型,

3、應用有限元軟件DEFORM-3D模擬了一道次純銅異步疊. 【英文摘要】 The material with ultra-fine grains not only has an excellent ductility, fatigue strength and thermostability, but also exhibits the good work ability. The AARB(Asymmetrical accumulative roll-bonding) is an effective way to obtain the bulk material with homogeneou

4、s ultra-fine grains by severe plastic deformation without alteration on dimensions of the sample. At present the process of AARB studies have achieved some results. However, the parameters of accumulative roll process not very clearer, especiall.摘要 3-4 Abstract 4-5 第一章 緒言 9-15 1.1 課題提出的背景及意義 9 1.2 異

5、步軋制及其制備細晶的研究現(xiàn)狀 9-10 1.3 有限元法在軋制中的應用 10-13 1.3.1 有限元簡介 10-11 1.3.2 有限元數(shù)值模擬在軋制中的應用 11-13 1.4 本文研究的目的與意義 13-14 1.5 本文研究的主要內容 14-15 第二章 建模及參數(shù)設置 15-23 2.1 模型建立 15-17 2.1.1 軟件介紹 15-17 2.1.2 幾何模型的建立及圖形文件的輸入 17 2.2 模擬中幾個關鍵的問題和參數(shù)設置 17-22 2.2.1 材料的流動應力應變曲線 17-18 2.2.2 材料及其模型 18-19 2.2.3 網(wǎng)格劃分和重劃分 19-20 2.2.4 迭

6、代方法 20 2.2.5 增量方式和步長 20 2.2.6 收斂準則 20-22 2.2.7 摩擦方式的選擇及其取值 22 2.2.8 軋制角速度和溫度的選擇 22 2.3 本章小結 22-23 第三章 疊軋實驗及軋制力測量 23-36 3.1 異步疊軋原理概述 23-24 3.2 實驗材料 24-25 3.3 實驗設備 25 3.4 實驗過程 25 3.5 工藝流程及各工序作用 25-26 3.6 力學性能分析 26-28 3.7 傳感器設計及軋制力測量 28-33 3.7.1 軋制力的測量方法 28 3.7.2 電阻應變式傳感器設計 28-32 3.7.3 測量結果 32-33 3.8 軋

7、制力的工程計算 33-35 3.8.1 接觸面積的計算 33-34 3.8.2 平均單位壓力的計算 34-35 3.8.3 軋制力的計算 35 3.9 本章小結 35-36 第四章 疊軋有限元模擬及分析 36-50 4.1 變形過程 36-37 4.2 應變 37-38 4.3 應變速率 38-41 4.4 應力 41-44 4.5 軋制力 44-45 4.6 結果分析與討論 45-48 4.6.1 應力對純銅晶粒細化的影響 45-46 4.6.2 應力對工件質量的影響 46-47 4.6.3 金屬流動對晶粒細化的影響 47-48 4.6.4 軋制力對比 48 4.7 本章小結 48-50 第五章 異步疊軋工藝參數(shù)優(yōu)化 50-64 5.1 不同異步比模擬實驗 50-56 5.1.1 異步比對應力的影響 50-52 5.1.2 異步比對軋制力的影響 52-54 5.1.3 異步比對板形的影響 54 5.1.4 異步比對其他參數(shù)影響 54-56 5.2 疊軋參