钛合金涡轮叶片热锻成形有限元模拟研究
毕业论文关键词 有限元分析 有限元模拟 体积成形 塑性成形 等温模拟
Title The finite element simulation researches of forging titanium alloy turbine blade
Abstract The article summarized the history and present development of finite element methods' application in the field of material forming, and predicted the future developing trend of finite element method. The article chose alloy Ti6Al4V as the object of study, imported the 2-D model into the software Superform2005 and executed the isothermal finite element simulation, discussed the changes of equivalent strain, equivalent stress equivalent strain rate, forming force and unevenness of a forged titanic turbine blade under different coefficient of friction, forming temperature and roughcast's radius. The article suggested the principle of choosing forming conditions to reach the best forming result. The article believed the suitable coefficient of friction, forming temperature and roughcast's radius is of help to improve the quality of forging the turbine blade.
Keywords Finite element analysis; Finite element simulation; Bulk forming; Plastic forming; Isothermal simulation
目 次
1.引言1
1.1 有限元法简介 1
1.2 有限元模拟在金属体积成形领域的应用 1
2.模拟对象和模拟过程 4
2.1 模拟背景信息 5
2.2 模拟过程 6
3 模拟结果与分析 7
3.1 摩擦系数对成形结果的影响 7
3.2 成形温度对材料的影响 15
3.3 坯料直径对材料成形的影响 21
结论 30
致谢 31
参考文献32
注：1. 目次中的内容一般列出“章”、“条”二级标题即可；
2．X、Y表示具体的阿拉伯数字；
3．页眉中的页码用罗马数字（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）表示。
1 引言 1．1 有限元法简介 有限元法( Finite Element Method, FEM) , 是计算力学中的一种重要的方法, 它是 20 世纪 50 年代末 60 年代初兴起的应用数学、现代力学及计算机科学相互渗透、综合利用的边缘科学. 有限元法最初应用在工程科学技术中, 用于模拟并且解决工程力学、热学、电磁学等物理问题.对于使用传统解析方法无法求解的问题和边界条件及结构形状都不规则的复杂问题, 有限元法是一种有效的分析方法[1].
1．2 有限元模拟在金属体积成形领域的应用 1.2.1有限元模拟法的历史发展 金属体积成形过程是复杂而难以精确计算的弹塑性大变形过程.影响金属塑性成形质量极多.传统上,模具设计与加工需要大量试制与修改,通过不断修改模具以完善锻造成品的加工质量,此种方法不仅浪费大量时间以及人力物力,亦难以控制加工变量,可重复性较差,长期处于效率低下、不利于大规模工业化生产的局面. 准确模拟金属塑性成形过程的努力始于20世纪60年代,最早出现的有限差分法难以对具有复杂边界条件的,非轴对称的物体进行有效模拟[2].1970 年 H.D.Hibbit 首先采用拉格朗日描述法为基础的大变形弹塑性有限元列式,将有限元方法开始应用于金属塑性成形的数值模拟[3].1973年,Kobayashi和Lee提出的刚塑性有限元法[4],具有应力计算无积累误差、计算时间较短等优点,分析结果可以对体积成形过程提供详细的解释,亦成为有限元模拟应用于成形分析的典范[5]. 70 年代初到 80 年代中期,受制于计算机运算能力,有限元模拟的研究仅仅停留在理论层面.随着计算机运算能力的发展,20 世纪 80 年代以来,有限元模拟技术迅速成熟,开始广泛地在实际应用中得到检验与进一步发展.随着二维四边形网格全自动生成算法的成熟, 欧美厂商推出了一系列处理二维问题的商业软件,如 DEFORM,APLID等.源]自{优尔·~论\文}网·www.youerw.com/