外文翻译--室温下流变成形时对称部位的计算机仿真 中文版.doc

1室温下流变成形时对称部位的计算机仿真胡云贵李素阳罗莹佘朱慧玲译摘要：以某一种产品为例，结合模型的流变理论和广泛应用于工程的有限元计算方法，本文阐述了在室温条件下轴对称金属零件流变成形的计算机仿真。关键词:轴对称零件；计算机仿真技术；流变成形；有限元方法1.简介成形的许多方面涉及到模具制造，因此技术分析和程序设计是非常重要的而且它不仅要对技术进行研究更需要合理地安排成形的过程。合理的工艺处理技术是决定成形成功或者失败的一个极为关键的因素，与此同时，它还在很大程度上影响了模具的使用寿命。传统的生产方法通常依赖于人们的经验，因此在工艺设计时，难免会受到主观成分的干扰。因此，一旦注塑件被发现重叠，分裂或是空的，就有必要对模具的参数，如模具的半径，锥度和弧度进行修改，而当前的技术参数，如成形温度和变形速度或应变速率也必须加以改正。它将不可避免地须要花费大量的人力资源，物力和时间，并且导致了生产率的降低。当然，也就不能推进符合标准的现代工业。计算机仿真是应用电子计算机对系统的结构、功能和行为以及参与系统控制的人的思维过程和行为进行动态性比较逼真的模仿。它是一种描述性技术，是一种定量分析方法。通过建立某一过程和某一系统的模式，来描述该过程或该系统，然后用一系列有目的、有条件的计算机仿真实验来刻画系统的特征，从而得出数量指标，为决策者提供有关这一过程或系统得定量分析结果，作为决策的理论依据。随着计算机的发展，计算机仿真技术的重要性日益更加突出。通过计算机模拟复杂的计算可以很大程度上的提高设计速度和精度，而且可以减少大量的体力劳动。在计算机仿真过程中，将不同类别的模具参数和工艺参数都放进电脑可得到不同的计算机模拟仿真结果，从而可以实现得到最佳的方案选择，以便优化设计结果。计算机的模拟过程，并不需要很长时间，仅仅需要几个小时进行计算和仿真。2计算机模拟流变成形轴对称部分的机械基础计算机仿真处理流变成形中的轴对称部分，本文侧重于计算机模拟流变成形时受前后挤压轴对称部分塑件的成形（如图1（a）所示），这一部分的材料是具2有弹性和粘塑性的LC4铝合金，这可以说是一个标准模型(如图1（b）所示)。在单轴应力状态下，通过公式：2pspG（1）得到它的矩阵组成是2，3，在这个过程中受到向前和向后的挤压，这部分的流变成形涉及到大变形，只有轻微的变形可以忽略。因此，公式(1)可改为2sp（2）其中G为剪切模；s和E分别是总应力和总应变，和分别是应力和应变率，p是塑性粘度。图1（a)基本视图；(b)标准模型；(c)单元分离。在复杂应力状态下，其基本结构关系是122()sijijijijH（3）这里的ij代表塑性应力分量，2ij代表粘性应力分量。12sijijH，22ijij（4）在流变力学的分析方法中，没有必要对固体和液体加以区分。公式（3）可以转换为2()ijijH（5）在这里()()sHH（6）可视为一种广义的粘度。3流变成形轴对称部分采用了计算机仿真的计算方法3在此流变成形轴对称部分的成形过程中计算机仿真模拟方法作为有限元计算方法。采用这种方法，钢坯应该先装箱，然后才是插值函数的建立。在此之后，应变矩阵，应力矩阵及刚度矩阵应制定并且还要在最后采用综合分析，全方位刚度矩阵应该是矩阵4，5。当然电脑只模拟工件流变成形的一部分meshed矩形和三角形元素（如图1（c）所示）。假设插值是N和节点位移e，通过插值，可以得到单元位移(f)：euvfN（7）考虑几何应变关系，这里的位移为：1()2effB（8）这里的12BNN是应变矩阵。利率是：etdBd（9）通过引入公式(5)和(9)改变为：2eeHBS（10)这里2SHB为应力矩阵，基于虚拟工作原理得到：TeTevFdv(11)这里的eF为节点力的矩阵元素；T，分别为应变和应力单元。通过公式(8)及(10)公式(11)可改进为：TTeeevvvFBdBSdvK(12)这里的TVKBSdv为刚度单元。通过集合所有的元素，将会实现全方位的刚度。图2金属在型腔中的流动44计算机仿真流变成形轴对称部位时数据的输入和输出基于上述理论的各项要求，通过仿真软件便可以设计了。经过几何学分析的数据，如部分机械性能和物理参数以及模具输入电脑，便可以模拟塑件流变成形的部位了。如图（2）表明了金属在型腔中流动时，在三个特定时期的形状。从金属流量的状态可以直接观察是否有零件在型腔中悬空或是充模的很好，还是在型腔中发生重叠的变形金属。因此，观察金属流在型腔中的流动有着重要的作用，这项技术参数可以使我们更理性的判断。图3（a）速度场(b)主应力场(c)模具边界的节点力如图3(a)所示显示时间与速度场的关系，显示速度所有粒子的定向线段。线段的方向显示速度的方向而长度显示了速度的大小，只有通过分析速度场，才能决定设计参数是否能满足要求。图3（b）和(c)分别说明在此流变成形的过程中主应力场和节点力在某一个时间点模具边界的受力情况。图3(b)显示主应力的某一粒子的定向环节相互垂直。从一个主应力场开始，我们可以掌握工件任何粒子的应力状态，这使得我们可以方便地进行力学分析。从图3（c）我们我们可以清晰地看到集合适用于模具的结点，然后，我们可以进行分析，以检查模具边界受力是否合理，从而进一步确定是否有必要对塑造参数和技术参数重新制定。