基于應(yīng)用的鎂合金型材有限元分析及其成型模具參數(shù)設(shè)計

1、 基于應(yīng)用的鎂合金型材有限元分析 基于應(yīng)用的鎂合金型材有限元分析 及其成型模具參數(shù)設(shè)計 及其成型模具參數(shù)設(shè)計 Finite Element Analysis on Magnesium Alloy Profile in Application and Parameters Design of the Forming Die 學(xué)科專業(yè)：機械工程 研 究 生：劉家臻 指導(dǎo)教師：項忠霞 教授 林 彬 教授 天津大學(xué)機械工程學(xué)院 二零一二

2、年十二月 I 中文摘要 本文圍繞天津東義鎂制品股份有限公司鎂合金產(chǎn)品開發(fā)及擠壓生產(chǎn)中遇到的問題， 以 AZ31B 鎂合金型材為研究對象， 并以目前非常成熟的 6063 鋁合金型材在列車行李架上的應(yīng)用為工程背景， 完成了 AZ31B 鎂合金替換 6063 鋁合金的有限元分析及實驗驗證。在此基礎(chǔ)上以均勻分配應(yīng)力、減輕型材重量、降低加工難度和提高擠壓模具壽命為目標，提出行李架結(jié)構(gòu)改進方案。最后，借助金屬塑性分析軟件，分析在 AZ31B 鎂合金

3、熱擠壓成型過程中，改變模具結(jié)構(gòu)及尺寸形狀后帶來的應(yīng)力場、溫度場、應(yīng)變場及擠壓力曲線變化的關(guān)系，設(shè)計成型模具的合理參數(shù)， 為鎂合金的熱擠壓工藝過程提供理論指導(dǎo)。 全文研究內(nèi)容及結(jié)論概括如下： 根據(jù)動車行李架使用需求， 提出了行李架強度分析計算準則。 以天津東義鎂制品股份有限公司生產(chǎn)的 AZ31B 鎂合金為研究對象， 完成了 AZ31B 鎂合金材料的拉伸、彎曲、壓縮及沖擊韌性性能測試，為有限元強度分析提供數(shù)據(jù)支持。 在行李架強度分析方面：借

4、助 ANSYS 有限元軟件，按照現(xiàn)有動車行李架結(jié)構(gòu)進行三維實體建模， 根據(jù)列車行李架實際工況加載載荷和添加約束條件， 進行6063 鋁合金行李架的有限元分析，最終通過該鋁合金行李架的試驗測試，驗證了有限元分析方法的正確性。在此基礎(chǔ)上，通過對 AZ31B 鎂合金行李架的有限元強度分析，得到了 AZ31B 鎂合金型材可以應(yīng)用于動車行李架的結(jié)論。 在鎂合金型材結(jié)構(gòu)設(shè)計方面： 以均勻化應(yīng)力分布、 減輕型材重量和降低加工難度和提高擠壓模具壽命為目

5、標，建立一系列不同截面的行李架前型材結(jié)構(gòu)模型。運用有限元方法，對改進后的結(jié)構(gòu)進行強度分析，得到了 AZ31B 鎂合金型材的更合理的結(jié)構(gòu)形式。 在成型模具參數(shù)設(shè)計方面： 以行李架前型材為擠壓對象， 參照鋁合金擠壓模具設(shè)計的原則，設(shè)計鎂合金平面分流擠壓模具。運用 DEFORM 金屬塑性分析軟件，對 AZ31B 鎂合金型材熱擠壓工藝過程進行分析，得到鎂合金擠壓工藝參數(shù)（擠壓速度，擠壓溫度，擠壓比等）與模具應(yīng)力場、溫度場及應(yīng)變場之間的變化關(guān)系，