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      1. 巴氏合金板材彎曲過程有限元模擬研究分析

        2018-03-26

          巴氏合金板材彎曲過程有限元模擬研究分析,巴氏合金作為有色金屬合金材料,具有密度小、比強度和比剛度高、阻尼減振降噪能力強、液態成型性能優越、能屏蔽電磁輻射等優點。然而由于其獨特的密排六方結構,巴氏合金在室溫下變形時,非基面滑移難以啟動,只有基面滑移可以進行,且不能協調C軸方向的變形,故表現出較差的成形能力。目前巴氏合金的使用多以鑄態形態存在。同鑄態的巴氏合金相比,變形后的巴氏合金組織均勻較細小,具有較好的力學性能。優良性能的巴氏合金的需求和發展日益增加,因此,變形巴氏合金的開發和應用已成為當前研究的熱點。周口市華錫合金科技有限公司研究巴氏合金板材在室溫下進行V型彎曲變形,研究其應力、應變及流速分布情況。通過有限元模擬預測實際彎曲過程中可能出現的缺陷,對實際實驗有很大指導意義。

         

          一、實驗材料和方法
         

          實驗采用巴氏合金板材作為初始材料,在室溫拉伸獲得原始材料的拉伸數據,導入有限元模擬軟件材料數據庫,以便模擬使用。巴氏合金板材尺寸為20mm*10mm*1mm,用來做V型彎曲材料,彎曲角度為90°,V型彎曲半徑為4mm。根據屈服準則,對其熱加工變形邊界條件進行修正,模擬巴氏合金在彎曲過程中的受力分布??紤]到有限元模擬的約束條件,在模擬過程中除巴氏合金擠壓坯料為塑性材料外,其他材料均為剛性材料。網格劃分為20000個節點,最小單元尺寸0.5mm*0.5mm。設定距離為毛坯網格的最短尺寸的1/3,選用迭代算法和求解器進行模擬計算。在彎曲條件下,分析巴氏合金板材在彎曲過程中受到的應變、流速及應力分布。
         

          二、實驗結果和分析
         

          巴氏合金板材在V型彎曲過程中的應變分布情況。取其中第1、20、40和68步為研究對象,第68步時,巴氏合金板材完成整個彎曲變形。在第20步,開始彎曲變形時,巴氏合金板材兩邊受到的應變對稱分布,中間部分受到的應變最大,為0.190.隨著彎曲的進行,巴氏合金板材受到的應變逐漸增大,其數值分別為0.190、0.302、0.582.彎曲過程中巴氏合金板材有效應變呈現橫向中間特別大,兩邊特別小;在彎曲圓心角處,從縱向來看,中間大,兩邊小。
         

          巴氏合金板材在V型彎曲過程中的應力分布情況。同樣取其中第1、20、40和68步為研究對象。應力的變化趨勢同應變,隨著彎曲變形的進行,巴氏合金板材受到的應力增大。其最大值分別為228、252和284MPa。從應力云圖可以看出,巴氏合金板材彎曲圓角部分是彎曲變形的主要區域。巴氏合金板材在橫截面變形區的應變和應力狀態,在巴氏合金板材厚度方向是相同的,而在巴氏合金板材的寬度方向是不同的。
         

          周口市華錫合金科技有限公司 運用有限元軟件對巴氏合金板材在V型彎曲過程進行了模擬,分析了巴氏合金板材哎彎曲過程中的應變、應力及流速。結果表明,隨著彎曲過程的增加,巴氏合金板材在無變形過程中的應變、應力及流速逐漸增大。幾何、應變及應力中性層沿著巴氏合金板材厚度方向不在同一位置,并且在彎曲變形時應力中性層流動速度比應變中性層的速度要快。同時,巴氏合金板材的應變和應力中性層逐漸向幾何中性層靠攏,這說明巴氏合金沿著板材厚度方向出現不均勻的縱向伸長變形。


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