振動(dòng)擺動(dòng)輾壓成形表面效應(yīng)機(jī)理研究及計(jì)算機(jī)模擬.pdf

1、振動(dòng)擺動(dòng)輾壓是少(無)切削加工技術(shù)中的一個(gè)新興領(lǐng)域,它是在普通擺動(dòng)輾壓的基礎(chǔ)上,通過附加一定頻率和振幅的振動(dòng)實(shí)現(xiàn)塑性加工。將機(jī)械振動(dòng)引入金屬的塑性加工,不但會(huì)降低材料變形所需的外力,還會(huì)大幅度提高產(chǎn)品表面質(zhì)量,產(chǎn)生這種效果的原因有兩個(gè)方面,其中之一是振動(dòng)對(duì)模具與被加工工件之間的外摩擦影響的表面效應(yīng)。
　　本文是在振動(dòng)拉拔在簡(jiǎn)諧波振動(dòng)信號(hào)下金屬表面效應(yīng)分析的基礎(chǔ)上,首次利用MATLAB對(duì)振動(dòng)擺動(dòng)輾壓三維模型進(jìn)行表面效應(yīng)分析:通過模擬

2、振動(dòng)擺動(dòng)輾壓過程中的接觸邊界對(duì)三維接觸問題進(jìn)行描述;利用彈性力學(xué)中的廣義胡克定律及塑性力學(xué)中的增量理論分別推導(dǎo)了粘彈性空間矩陣及粘塑性空間矩陣,并以此建立振動(dòng)擺動(dòng)輾壓成形中的表面效應(yīng)分析模型;通過提出合理的假設(shè),對(duì)在不同振型參數(shù)下的振動(dòng)擺動(dòng)輾壓模型進(jìn)行有限元模擬分析及表面效應(yīng)分析。
　　論文的主要研究成果:
　　(1)以振動(dòng)拉拔在簡(jiǎn)諧波振動(dòng)信號(hào)下金屬的表面效應(yīng)分析為基礎(chǔ),利用非局部摩擦理論,建立了金屬材料在脈沖振動(dòng)拉拔過程中

3、的動(dòng)態(tài)摩擦力模型,在相同頻率或相同振幅條件下,脈沖振動(dòng)作用下的拉拔摩擦力要小于簡(jiǎn)諧振動(dòng)拉拔的摩擦力,且摩擦力的變化幅度小,脈沖振動(dòng)的表面效應(yīng)要優(yōu)于其它振動(dòng)波形產(chǎn)生的表面效應(yīng);當(dāng)頻率和振幅達(dá)到一定值時(shí),脈沖振動(dòng)拉拔的摩擦力要高于零線,說明此時(shí)摩擦力是有利于變形加工的。
　　(2)通過對(duì)振動(dòng)擺動(dòng)輾壓輪廓接觸邊界的計(jì)算,所得到的模擬接觸邊界的形狀與擺頭和坯料在成形過程中的實(shí)際接觸邊界的形狀基本相符。并以此為依據(jù),對(duì)振動(dòng)擺動(dòng)輾壓模型有限元

4、離散化提出假設(shè)。
　　(3)低頻振動(dòng)擺輾與高頻振動(dòng)擺輾時(shí),在工件的中心區(qū)域,選取適當(dāng)?shù)念l率與振幅均可避免中心拉薄情況的發(fā)生。
　　(4)低頻振動(dòng)擺輾與高頻振動(dòng)擺輾時(shí)的表面效應(yīng)的形成是有條件的:不論是低頻振動(dòng)擺動(dòng)輾壓成形還是高頻振動(dòng)擺動(dòng)輾壓成形,都需要按照一定的條件對(duì)振幅和頻率進(jìn)行匹配,才能產(chǎn)生表面效應(yīng)。
　　(5)低頻振動(dòng)擺輾時(shí),振幅相同的情況下,頻率越高,節(jié)點(diǎn)的摩擦力變化曲線表現(xiàn)越平穩(wěn);頻率相同的情況下,振幅越高,節(jié)