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Altair 2014 技术大会论文集 基于ALE 有限元法的双模芯铝型材挤压的数值模拟研究 Study on numerical simulation of double-mandrel aluminum profile extrusion based on ALE method 1 2 丁司懿 潘健怡 1.上海交通大学 机械与动力工程学院 上海 200240 2.华南理工大学 机械与汽车工程学院 广东 广州 510640 摘 要：本文运用基于任意拉格朗日— 欧拉 （ALE ）有限元法的专用模块 HyperXtrude ，成功模拟了双模 芯铝型材在模具中的稳态挤压过程，并对成形 中型材的挤出速度、模具的形变与应力情况进行分析，验证 了其设计方案的合理性。最后探讨了模具优化方案 ，通过调整工作带长度和芯部壁厚 ，采用导流板保护结 构、上模短分流桥结构和下模三级焊合室结构来实现对金属流动的控制，以期获得合格的型材产品。 关键词：铝合金挤压 数值模拟 任意拉格朗日—欧拉法 （ALE ） HyperXtrude 中图分类号：TG375+.41 Abstract: Using the HyperXtrude module based on the Arbitrary Lagrangian-Eulerian （ALE ）finite element method ， the paper simulates the extrusion process of the double-mandrel die successfully ．Extruded velocity of the metal，deformation and stress of the die are obtained and analyzed．It confirms the die design project is rational and die optimization project is discussed．Bearing length and middle edge thickness should be adjusted ，and adopting the structure of feeder plate protection，short bridge and three-level bonding container to control the metal flowing ．In this way， qualified aluminum profile can be obtained ． Key words: Aluminum extrusion, Numerical simulation, Arbitrary Lagrangian-Eulerian method （ALE）, HyperXtrude [1] 铝型材在生活、建筑、航空航天中应用日益广泛 。铝型材挤压是一个处在高温、高压、复杂摩擦状 态等复杂条件下的成形过程，属于三维流动、非线性、大变形问题。将数值模拟技术引入挤压模具设计中， 通过在计算机上模拟试模，能够得到铝合金在模腔内的变形信息，如速度、温度、应力应变、压力等物理 [2] 场量的分布，从而评价工艺及模具结构设计是否合理，修改模具结构，提高模具使用寿命 。 Huetink[3]最早采用解耦 ALE 方法对杯—杆复合挤压过程进行了数值模拟，通过网格运动，可有效控 制网格的畸变情况，但由于流出部分网格尺寸不够细密，模拟所得的几何形状与真实情况有所偏差。Ghosh[4] -