半固態(tài)金屬充型過程數(shù)值模擬.pdf

1、半固態(tài)金屬成形技術(shù)憑借其成形零件致密、力學(xué)性能高、機(jī)械加工余量少、模具壽命長，可成形比較復(fù)雜的零件，并易于近終化成形等優(yōu)點(diǎn)，引起了世界各國的高度重視。半固態(tài)金屬成形技術(shù)逐步在發(fā)達(dá)國家得到了商業(yè)應(yīng)用，但是無論在理論上還是技術(shù)上，該技術(shù)都需要進(jìn)一步的完善。目前，大量的文獻(xiàn)研究都集中在從半固態(tài)金屬填充模具過程中應(yīng)力應(yīng)變方向出發(fā)，研究半固態(tài)金屬充型過程中的流變行為，從速度場、流場分布方面的研究較少。
　　本文針對(duì)上述現(xiàn)狀，選擇了從流場、速

2、度場出發(fā)，采用不同粘度模型，不同剪切算法，基于 SOLA-VOF法自主開發(fā)相應(yīng)數(shù)值計(jì)算程序，進(jìn)行了半固態(tài)金屬充型過程的數(shù)值模擬，研究半固態(tài)充型過程中的流場分布。
　　本文進(jìn)行了常數(shù)粘度模型下半固態(tài)金屬充型過程的研究，研究發(fā)現(xiàn)采用常數(shù)粘度模型可以模擬簡單形狀零件的半固態(tài)金屬充型情況，數(shù)值模擬結(jié)果與前人實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合。但是在充型過程中，存在剪切速率的變化，即充型過程不可能保持常數(shù)粘度，有必要進(jìn)行非常數(shù)粘度充型過程的研究。
　　

3、半固態(tài)金屬的表觀粘度受到很多因素的影響，最主要的是剪切速率和固相分?jǐn)?shù)。在剪切速率算法的問題上，采用了將剪切速率按照非牛頓流體力學(xué)相關(guān)理論計(jì)算以及按照矢量合成的方法計(jì)算兩種算法，并進(jìn)行了比較和分析，發(fā)現(xiàn)根據(jù)兩種算法計(jì)算剪切速率分量再按照矢量合成，均可得出與前人實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合的流場分布。在粘度模型方面選擇了穩(wěn)態(tài)粘度模型(不考慮溫度變化)、非穩(wěn)態(tài)粘度模型(考慮溫度變化)，進(jìn)行了AZ91D、A356半固態(tài)合金充型過程的數(shù)值模擬，得出了與前人實(shí)