1.3.5管材翻转和挤出（TRE） 5

1.4本论文主要内容 5

第二章 数值模拟与实验设计 7

2.1有限元数值模拟软件简介 7

2.2建立数值模拟模型 8

2.2.1导入几何模型 8

2.2.2网格划分 8

2.2.3初始条件 9

2.2.4材料模型 9

2.2.5物体的接触和摩擦定义 9

2.2.6模拟参数的设定 9

2.3管材往复挤压数值模拟方案 9

2.4实验设计 10

2.4.1实验材料 10

2.4.2实验设备 10

2.4.3实验方法 11

第三章 数值模拟结果分析与模具设计 15

3.1数值模拟结果分析 15

3.1.1凸台高度的影响 15

3.1.2凸台长度的影响 18

3.1.3三种结构芯棒往复挤压管材等效应变比较 21

3.2模具设计 22

第四章 管材往复挤压实验结果与分析 25

4.1往复挤压管材成形质量分析 25

4.2往复挤压管材的组织演变 26

4.2.1光学显微组织观察 26

4.2.2扫描电镜组织观察 28

4.2.3往复挤压组织演变机理 28

4.3往复挤压对管材硬度影响 29

4.4往复挤压对管材拉伸性能影响 32

4.4.1管材的屈服强度和抗拉强度 32

4.4.2拉伸断口分析 34

结 论 37

致 谢 38

参考文献 39

第一章 绪论

1.1选题的背景和意义

管材是工业生产中广泛使用的重要原料。随着技术的进步，各种管材加工技术得到了快速发展。其中，具有低能耗、省材料、高效率等优点的塑性成形[1]，逐渐成为管材加工的主要手段。以各种金属薄壁管材为主的中空截面型材，广泛应用于航空航天、车辆、石油化工、家具及交通运输等领域。特别是在汽车、摩托车上，管材是除板材外使用最多的一类型材[2]。因为管材成形简单，应用广泛，所以管材[3]强化技术是当今值得研究的一门技术。

超细晶材料[4]是集优异的强度与良好的塑韧性于一体的高性能结构材料。晶粒细化技术一直是发展高性能结构材料的主线和重要研究方向。近年来，直接制备块体纳米和超细晶材料的剧烈塑性变形技术[5]得到了迅速发展，如等通道转角挤压（equalchannelangularpressing，简称ECAP）、高压扭转(high-pressuretorsion，简称HPT)、累积叠轧(accumulativeroll-bonding，简称ARB)、往复挤压(cyclicextrusioncompression，简称CEC)、多向锻造（multi-axisforging,简称MF）等[6]。其中，往复挤压工艺作为一种剧烈塑性变形技术[7]，由于其独特的工作原理和细化机理而得到较快的发展。管材往复挤压模具的设计意义在于强化材料，提高力学性能[8]，扩大管材的应用范围，既为航空航天，国防军工等提供了良好的原材料，也为机械轻量化做出一定的贡献。