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身管径向锻造成形仿真分析与残余应力测试研究

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1 绪论

1.1 选题背景

1.2 身管径向锻造工艺介绍

1.3 国内外研究现状

1.4 本文研究思路与工作安排

2 径向锻造过程理论分析

2.1 概述

2.2 理论基础

2.3 径向锻造身管的变形分析

2.4 功平衡法求解锤头力

2.5 本章小结

3 身管径向锻造过程中材料的流动分析

3.1 软件介绍

3.2 有限元模型的建立

3.3 网格划分

3.4 材料流动分析

3.5 锤头包角对身管成形的影响

3.6 本章小结

4 身管径向锻造工艺参数对锤头力的影响分析

4.1 变形程度

4.2 锻件转速

4.3 轴向进给速度

4.4 径向压下量

4.5 锻造温度

4.6 锤击速度

4.7 摩擦与润滑

4.8 锤头包角对锤头力的影响

4.9 本章小结

5 径向锻造身管残余应力数值模拟

5.1 概述

5.2 仿真模型建立

5.3 仿真结果分析

5.4 本章小结

6 实验测试径向锻造身管的残余应力

6.1 概述

6.2 残余应力测试原理

6.3 X射线测试残余应力仪器简介

6.4 X射线测试锻后身管残余应力

6.5 本章小结

7 结论

7.1 工作总结

7.2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢

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摘要

论文以小口径自动武器的身管径向锻造工艺为背景,针对身管膛线径向锻造成形分析了不同阶段的身管变形,基于功平衡法得出了锻造锤头力的计算公式。根据轴对称理论建立了身管径向锻造的轴对称简化模型,运用大型有限元软件DEFORM-3D对身管膛线径向锻造成形过程中金属的流动进行分析,确定了不同阶段金属材料的流动速度的大小和方向,清晰地展示了金属流动形成膛线的过程。
  建立了身管径向锻造过程的轴对称模型,运用DEFORM-3D模拟了身管径向锻造时锤头力的大小,建立了不同工艺参数对应的有限元模型,研究了变形程度、锻件转速、轴向进给速度、径向压下量、锻造温度、锤击速度、摩擦以及锤头包角等工艺参数对身管膛线径向锻造时锤头力的影响规律,为实际的身管径向锻造选取合适的锻机和工艺参数提供参考。
  运用有限元方法模拟身管径向锻造过程,预测经径向锻造成形身管的残余应力,得到了锻后身管内、外表面等效残余应力、径向残余应力和轴向残余应力的分布情况。
  采用高倍显微镜对经径向锻造成形的身管表面进行观察,检查是否有裂纹的存在。采用X射线衍射法应力测试仪对锻后身管进行了轴向、切向和径向残余应力的测试,测试结果表明,经径向锻造成形的身管存在残余应力,与有限元仿真结果对比发现,测试结果和仿真结果吻合,验证了有限元仿真的正确性。

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