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《西北工业大学》 2004年
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复合材料液态浸渗挤压过程的有限元模拟

姜春晓  
【摘要】: 液态浸渗挤压是近年来发展起来的一种融液态模锻和固态挤压为一体的新成形工艺,其工艺实质是使液态基体金属在压力下渗入纤维预制体中,发生压力下结晶凝固,并在液-固态或刚凝固态经受大的挤压塑性变形,一次成形出金属基复合材料的型材类制件。 本文采用有限元法模拟了液态浸渗挤压复合材料浸渗过程温度场,采用有限差分法模拟了液态金属渗流场,将两者间接耦合分析计算,得到了浸渗区域的温度变化曲线、浸渗前沿及浸渗速度随时间变化等曲线。对模拟结果分析研究表明,纤维半径、浸渗压力、液态金属粘度系数和纤维预制体的体积分数等影响液态金属的浸渗速度及浸渗过程。利用刚-粘塑性直接耦合有限元法,通过有限元软件对成形过程温度场、应力应变场进行模拟,为合理确定工艺参数提供了科学依据。在温度场的模拟中,模拟结果表明,保压时间是影响制件成形质量的关键因素之一,挤压速度、液态金属浇注温度、预制体预热温度和模具预热温度等工艺参数对温度场的影响也很大,需进行参数之间的协调,只有当变形区内部始终维持准固态时,才能实现稳定的液-固挤压成形过程;在变形场的模拟中,根据液态浸渗挤压的成形特征,选用了双曲正弦刚-粘塑性有限元计算模型,研究了变形过程中应力应变场的变化规律,研究了模角对变形和金属流动的影响及变形力的变化过程和其影响因素。模拟结果与试验结果基本吻合,说明本文采用的计算模型是合理的,为进一步优化工艺参数提供了数值模拟手段。并且利用有限元软件的优越性和强大的非线性求解功能,对液态浸渗挤压过程进行了很好的模拟,利用软件完善的后处理功能,得到了完美的等值线和带状云图。 本文成功地运用有限元分析软件解决了集高压浸渗、热传导、凝固和大变形为一体的液态浸渗挤压工艺过程的数值模拟问题,为该工艺的参数优化和实际应用提供了理论依据。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TB33

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 王玉山;复合材料液态浸渗挤压有限元模拟及损伤研究[D];西北工业大学;2006年
2 潘文;自润滑高温发汗体结构模型及扩散特性研究[D];武汉理工大学;2006年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 崔培玲;液态浸渗挤压复合材料过程的有限元模拟[D];西北工业大学;2001年
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 宋佳;朴林华;刘玉洁;李言杰;张福学;;微机械气流式全方位水平姿态传感器敏感机理的有限元分析[A];中国电子学会第十五届电子元件学术年会论文集[C];2008年
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1 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
2 王德广;金属粉末高致密化成形及其数值模拟研究[D];合肥工业大学;2010年
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1 孙威;Φ800mm通光口径纹影系统结构分析与设计[D];中国工程物理研究院;2010年
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【同被引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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【相似文献】
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8 高红;无铅钎料Sn-3.5Ag多轴棘轮变形与低周疲劳研究[D];天津大学;2007年
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10 吴向红;铝型材挤压过程有限体积数值模拟及软件开发技术的研究[D];山东大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姜春晓;复合材料液态浸渗挤压过程的有限元模拟[D];西北工业大学;2004年
2 崔培玲;液态浸渗挤压复合材料过程的有限元模拟[D];西北工业大学;2001年
3 温道胜;铝合金型材稳态挤压过程有限体积法数值模拟关键技术研究[D];山东大学;2012年
4 甘才军;复合材料液—固挤压过程辨识与控制[D];西北工业大学;2004年
5 王玉山;复合材料液态浸渗挤压有限元模拟及损伤研究[D];西北工业大学;2006年
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10 刘宇杰;金属材料的棘轮行为研究[D];西南交通大学;2004年
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