首先在处理的管的横截面上增加，同时在芯棒和凹模的凹槽区域中扩张，然后在通过凹槽区域之后将其挤压成初始厚度（图1-4（b））。TCEE方法有一些限制；TCEE加工管的长度受到限制，挤压冲头的翘曲可能在加工难以变形的材料中发生。

图1-4（b）表示出了管材横截面中变形区域的组织演变过程，其标记为a，b和c。在TCEE中，开槽区域内的膨胀和随后的初始尺寸的挤压对管进行剪切应变，从而导致晶粒细化。TCEE工艺的对称设计允许在每个循环之后旋转模具进行下一次挤压，以累积管材中没有尺寸和几何变化的大应变。

图1-4管材循环膨胀挤压及变形区工艺参数

1.3.4管材通道角挤压工艺（TCAP）

管材通道转角挤压（Tubularchannelangularpressing，简称TCAP）[17]是基于等通道转角挤压（ECAP）工艺的有效SPD工艺的管材通道角压（TCAP）方法，强化塑性应变来改善管材试样。管材通道角挤压过程的原理如图1-5所示。在开始的过程中，将管材放入芯棒和凹模之间的间隙中。然后，中空的圆柱形冲头位于模具的间隙中的管的上表面上。然后，管材被冲头挤压成具有三个轴向公制剪切带的管状角通道[18]，如图1-5所示。通过考虑TCAP管的横截面保持不变，该过程可以根据需要重复多次以在材料上施加期望的塑性应变。

图1-5管材通道角挤压过程及变形区工艺参数

1.3.5管材翻转和挤出（TRE）

管材翻转和挤出（TubeReversingandExtrusion，简称TRE）过程示意图如1-6所示。可以看出，这种SPD方法由两种不同的挤出方法组成，包括通过用于翻转初始管的角通道的挤出和用于实现薄壁管的管的初始厚度的常规挤出。在TRE方法中，将内径为d0，初始厚度为t0的管放置在凹模内。然后，通过压力冲头将管材推入角通道中，其中管经受剪切变形。首先，管径向挤压穿过通道，角度Ψ=90°和角Φ=0°然后将其厚度减小到tf。最后，内径为df的细管通过另一个90°通道挤出。值得一提的是，通过角通道的挤出和TRE过程中的厚度减小引起管状材料的严重变形，因此产生了超细晶粒薄壁管。

1.4本论文主要内容

本课题主要研究内容有以下几个方面：

（1）通过DEFORM-3D软件建立管材往复挤压有限元分析模型；

（2）通过DEFORM-3D软件研究凸台尺寸对纯铜管材往复挤压的影响；

（3）通过DEFORM-3D软件研究变形道次对纯铜管材往复挤压的影响；

（4）结合数值模拟结果及已有成果，设计并制造往复挤压用模具；

（5）通过OM、SEM研究往复挤压时材料的组织演变规律过程；

（6）通过硬度实验、拉伸实验研究往复挤压纯铜的性能变化，并分析其机理。

图1-6管材翻转和挤出过程及变形区工艺参数

第二章 数值模拟与实验设计

2.1有限元数值模拟软件简介

DEFORM（DesignEnvironmentforForming，简称DEFORM）通用有限元分析软件是目前世界上公认应用最广、功能最强的金属塑性成形工艺模拟软件。到目前为止，DEFORM软件根据其应用领域的不同可分为以下几种：DEFORM-2D（二维）、DEFORM-3D（三维）、DEFORM-PC（微机版）、DEFORM-PCPro（Pro版）和DEFORM-HT（热处理）。

DEFORM的功能可分为成形分析和热处理。成形分析主要包括冷、温、热锻成形和热传导耦合分析；刚性、弹性和热粘塑性材料模型，适合于大变形成形分析。弹塑性材料模型主要用于分析残余应力和回弹；成形设备模型可以分析液压成形、锤上模锻、螺旋压力成形和机械压力成形；多变形体模型可以分析多个试样或耦合分析模具应力，并提供了较为丰富的材料数据库，包括各种钢、铝合金、钛合金和超合金；提供材料流动、模具充填、成形载荷、模具应力、缺陷形成和韧性断裂等信息等。