TC4合金大型筒構(gòu)件成形工藝的數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文以海洋平臺(tái)上使用的大型鈦合金筒形構(gòu)件為研究對(duì)象，結(jié)合鈦合金板料沖壓成形工藝特點(diǎn)，采用有限元數(shù)值模擬軟件Marc對(duì)TC4板料的熱成形過程進(jìn)行數(shù)值模擬研究分析。為優(yōu)化其熱成形工藝，對(duì)沖壓過程中成形溫度、凸模速度以及摩擦因子分組進(jìn)行數(shù)值模擬。利用數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)等效應(yīng)力、等效應(yīng)變、壁厚分布、位移-載荷和殘余應(yīng)力分布研究分析得出如下結(jié)論：
　?。?）成形溫度由650℃增加到750℃時(shí)（凸模速度為0.1mm/s，摩擦因子為0.2）：卸載前

2、板料中間的等效應(yīng)力由30.96-31.92MPa降低到14.14-14.67MPa，最大等效應(yīng)力與最小等效應(yīng)力的差值減小。板料中間的殘余應(yīng)力降低到0.374-2.679MPa，最大殘余應(yīng)力與最小殘余應(yīng)力的差值減小。最大等效應(yīng)變降低，同時(shí)最小等效應(yīng)變由0.03409mm增加到0.03481mm，最大等效應(yīng)變與最小等效應(yīng)變的差值減小。最大板料厚度由10.04mm減少到10.03mm，與最小板料厚度之間的差值減小，板料的局部變薄程度降低。這時(shí)

3、凸模最大載荷由460KN減小到210KN。
　?。?）凸模速度由0.1mm/s增加到2.5mm/s時(shí)（成形溫度為750℃，摩擦因子為0.2）：卸載前板料中間等效應(yīng)力分布不均勻性增加，最小等效應(yīng)變由0.034mm減小到0.02743mm，最小等效應(yīng)變和最大等效應(yīng)變差值由0.0188mm增大到0.04005mm。最大板料厚度與最小板料厚度之間的差值0.14mm增大到0.29mm，板料壁厚分布的不均勻性加劇。而最大成形載荷由330KN增

4、加到360KN。凸模速度由0.1mm/s增加到0.5mm/s時(shí)，導(dǎo)致變形時(shí)間減少，構(gòu)件內(nèi)部材料流動(dòng)受阻，板料中間殘余應(yīng)力差值由3.055MPa增大到6.078MPa，可知回彈也必定增加。
　?。?）成形溫度與凸模速度比摩擦因子對(duì)等效應(yīng)力、等效應(yīng)變、殘余應(yīng)力、壁厚分布和成形載荷的影響顯著。得出最佳成形條件：溫度為750℃、凸模速度為0.1mm/s，一般潤(rùn)滑條件即可。
　?。?）對(duì)TC4合金板料熱成形模具設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)分析，根據(jù)