钛合金涡轮叶片热锻成形有限元模拟研究(2)
1.2.2体积成型有限元模拟的应用现状 实际上,大量体积成型的工件难以化为二维问题进行处理,对金属体积成形三维有限元仿真技术的研究成为塑性加工领域的研究热点.当前,塑性成形过程模拟在工业发达国家已经进入实用阶段[6]. 早期的研究成果包括:1989年Duggirala [7]为了获得高质量的圆环齿轮锻件,用刚塑性有限元程序 ALPID 对圆环齿轮锻件的闭式模锻工艺进行了模拟.这在当时的世界上是较为少见的将有限元技术应用于体积成型的报道,意着依靠经验而进行材料成型加工的时代即将过去,通过数值模拟等技术先模拟,后进行材料加工的精细化操作时代的到来.当然受限于计算机技术的发展和算法的制约,其进行模拟的锻件还只限于轴对称锻件,有限元模拟也仅为二维模拟.然而不可否认地,Duggiral 的开创性技术,在很大程度上影响了材料加工成型的发展现状. 1990年Kim和Kobayashi [8]为了实现H型截面锻件的无飞边锻造成形预成形设计,应用有限元法对应变硬化材料及非应变硬化材料的成形过程进行了模拟,获得了所需的预成形工作方案和预成形件形状.小林等的工作表明,对于复杂形状锻件的有限元模拟,随着硬件技术和算法的不断完善是可行的.同时他们也对无飞边锻造成型技术进行了初步探讨,进一步为精细加工,以及节约性加工的发展提供了数值模拟基础. 在国内, 1995 年付沛福等[10]针对不同的预锻件形状,对连杆的终锻成形过程进行了有限元模拟,源]自{优尔·~论\文}网·www.youerw.com/ 首次提出了一种三维非规则形状金属成型件过程网格自动剖分的方法,具有开创性意义.其预言了对于复杂形状的金属成型件数值模拟分析将会得到越来越高的重视,具有敏锐的眼光.另外其针对金属成形中成型件几何形状变化从而导致有限元网格发生畸变,影响模拟精度的问题,提出了一种对于成型件进行必要动态剖分和细化的方法,在当时的技术条件下此方法可以同边界曲面的几何描述像贴合,具有简单易行,利于较低水平计算机模拟的特点. 陈军[9]在 1996 年建立了三维刚粘塑性有限元模拟系统,对圆饼类锻件的墩粗预成形工艺进行了模拟. 同时,首次模拟了连杆滚挤预成形工艺, 分析了摩擦条件对成形过程的影响, 论证了使用有限元法对于模拟整个多工位锻造过程的可靠性以及意义,对实现合理的预成形工艺和模具设计具有开创性意义. 在有限元模拟软件开发领域, 虽然国外有限元模拟系统占据市场主流的现状短时间内仍然无法改变,但国内自主知识产权有限元模拟软件系统也获得了一定的发展.学者通过对有限元数值模拟方法和分析软件的开发,在这一领域进行了大量有益的探索,取得了良好的进展[11].
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