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大锻件内部空洞热锻闭合的Z-C判据及其应用

学兔兔 第 45卷第 1期 机 械 工 程 学 报 Vo1.45 NO.1 2009年 1月 JOURNALOFMECHANICALENGINEERING Jan. 2009 DOI:10.3901/JM E.2009.01.148 大锻件内部空洞热锻闭合的Z.C判据及其应用木 张效迅 崔振山 (上海交通大学国家模具CAD工程研究中心 上海 200030) 摘要:大锻件内部空洞闭合是一个多尺度问题。基于细观塑性理论和体胞模型,推导出大锻件内部空洞的体积演化方程,通 过分析空洞闭合的力学条件,建立大锻件高温成形过程中内部空洞闭合的ZC判据。z.C判据对人们熟知的定性结论能够从 理论上给出定量解释,发现硬化指数、远场应力三轴度和等效应变对空洞闭合均有重要影响,并揭示出影响规律。数值模拟 研究表明,运用Z—C判据和CAE技术不仅可以判断空洞是否闭合,而且可以模拟空洞的体积变化过程,揭示空洞演化规律。 Z—C判据为大锻件锻造工艺的优化设计提供了一条新途径。 关键词:空洞 演化规律 闭合判据 大锻件 细观力学 体胞模型 中图分类号:TG316 Z—CCriterionofVoidClosureforLarge-ingotHotForging andItsApplication ZHANGXiaoxun CUIZhenshan (NationalDieandMoldCADEngineeringResearchCenter,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200030) Abstract:Void closurein largeingotduring hotforgingisamultiscaleproblem.BasedOilthecellmodeland thetheoryof mesomechanics,theevolution equationofvoidvolumeisderived,Byanalysisofmechanicsconditionofvoid closure,theZ-C criterionofvoidclosureforlarge-ingothotforgingisestablished.TheZ—C criterionexplainsquantitativelyalmostallofthebest findingsofvoidclosureofrlarge—ingothotforgingandrollingprocesses.Inaddition,new andsignificanteffectsofthehardening exponent,theremotestresstriaxialityandtheequivalentsrtainonvoidclosure,whichhavenotbeenfoundinpreviousresearches, arerevealed.BycomparingthertaditionalmethodwiththeapplicationoftheZ C· criterionofvoidclosure,itisclearthattheZ-C criterionprovidesanovelwayofrprocessdesignandoptimizationintermsofeliminationofvoidsinlargeingots. Keywords:Void Evolutionlaw Closurecriterion Largeingot Mesomechanics Cellmode1 空洞闭合的影响,发现锻件内部不同位置空洞闭合

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