典型金屬高壓扭轉變形的有限元分析.pdf

1、高壓扭轉法(HPT)是劇烈塑性變形(SPD)的加工方法之一，近年來受到廣泛關注，它能將金屬材料的晶粒細化到納米級，所加工的塊體材料沒有任何殘余孔隙，而且工件在產生巨大應力應變的情況下，其尺寸不會有很大變化。但是，因為HPT實驗中，工件尺寸小，并且要求上模加載于工件的力很大，甚至達到幾個Gpa，同時要求工件與上下模接觸面粗糙、摩擦系數(shù)大，因此，HPT變形過程所需要的工藝參數(shù)條件，如上模的載荷、模具與工件之間的摩擦系數(shù)、下模的扭轉速度等，讓

2、實驗的進行相對困難。因此，通過模擬分析總結出HPT中在不同的工藝參數(shù)條件下工件的扭轉情況，為后繼的HPT實驗的參數(shù)設置提供參考依據(jù)具有很重要的意義。
　　 本文在PRO/E中建立HPT變形的三維模型，導入模擬分析軟件DEFORM中，并對不同的HPT模型進行了分析比較，發(fā)現(xiàn)閉式的HPT模型在本次模擬中無法實現(xiàn)工件正常的高壓扭轉變形，不能順利地對工件進行扭轉。當采用半封閉式的HPT模型時工件能夠實現(xiàn)在高壓下進行扭轉變形。當然，這種情

3、況可能與參數(shù)設置有關。
　　 本文研究了幾種典型金屬材料的高壓扭轉變形(HPT)情況。選取Al試樣的HPT變形結果，分析了其在高壓扭轉中的的行為特征，包括工件所受扭矩、應力應變分布規(guī)律、材料流動情況以及工件的扭轉圈數(shù)等，并通過已有的對Al的HPT變形的實驗研究驗證了所做模擬的意義和正確性。
　　 同時，通過對幾種典型金屬材料如Al、45＃鋼、15CrNi6、Ni在不同摩擦系數(shù)、載荷等條件下工件的不同扭轉情況，總結了這些工