【摘 要】
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楔横轧技术具备高效率、高材料利用率等优点,是一种生产轴类件的新工艺,广泛用于交通行业,但轧件心部缺陷限制了该工艺的推广。楔横轧轴类件常常作为传动部件承受繁重交变的工作载荷,不允许内部存在缺陷。因此心部缺陷的研究对进一步推广该工艺有着重要意义。实际生产中用的金属大多是多相材料,材料内部原本存在的微孔洞、裂纹等对轧件损伤的演变具有重要影响。修正GTN模型可以将损伤演化和材料的拉伸、剪切过程联系起来,进
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楔横轧技术具备高效率、高材料利用率等优点,是一种生产轴类件的新工艺,广泛用于交通行业,但轧件心部缺陷限制了该工艺的推广。楔横轧轴类件常常作为传动部件承受繁重交变的工作载荷,不允许内部存在缺陷。因此心部缺陷的研究对进一步推广该工艺有着重要意义。实际生产中用的金属大多是多相材料,材料内部原本存在的微孔洞、裂纹等对轧件损伤的演变具有重要影响。修正GTN模型可以将损伤演化和材料的拉伸、剪切过程联系起来,进而分析金属的断裂行为。将修正GTN模型应用于心部缺陷研究对减少缺陷产生和优化模具参数有重大意义。首先给出修正GTN模型的数值算法和子程序流程图。通过建立圆柱棒和剪切板材的单轴拉伸有限元仿真,验证模型可用于拉伸载荷或剪切载荷为主导的应力状态。其次通过棒材和剪切板材的高温拉伸实验得到了25Cr Mo4钢的应力应变曲线和剪切断裂应变。对拉断后试样的断口进行观察,得到不同应力状态下金属断裂机理。设计正交试验,通过有限元反向求解法结合显微图像分析,得到25Cr Mo4钢的修正GTN模型损伤参数。最后在Creo软件中完成楔横轧模具的特征建模方法。通过楔横轧仿真分析得出轴向拉应力过大和交变的剪切应力是导致心部缺陷产生的主要原因。结合轧件心部受力、变形特点和修正损伤模型,建立耦合损伤的楔横轧仿真模型,得到轧制过程中各个损伤分量的演化规律。分析不同成形参数对轧件心部损伤的影响,为实际生产中合理设计模具和减少轧件心部缺陷的产生提供了参考。
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