第1章 绪论 1
1.1 金属体积成形工艺及其特点 1
1.2 金属材料的塑性及其影响因素 2
1.3 金属体积成形主要工艺因素 5
1.4 金属体积成形常见缺陷 11
1.5 金属塑性成形数值分析方法 14
第2章 金属体积成形数值分析理论基础及有限元分析关键技术 16
2.1 刚／粘塑性有限元法的基本理论 16
2.1.1 刚／钻塑性材料的基本假设 16
2.1.2 塑性力学基本方程及边值条件 16
2.1.3 刚／粘塑性材料的变分原理 17
2.1.4 刚／粘塑性有限元法的解题过程及求解列式 18
2.2 热力耦合分析技术 22
2.2.1 金属塑性成形过程中的传热学基本方程 22
2.2.2 热传导中的变分原理及有限元求解列式 23
2.2.3 金属塑性成形过程中的热力耦合分析技术 25
2.3 摩擦边界条件的处理与施加 27
2.3.1 摩擦模型 27
2.3.2 反正切摩擦模型边界条件的施加 28
2.4 动态接触边界条件的确定与施加 28
2.4.1 贴模的判别方法和处理 29
2.4.2 接触节点脱模的判断与约束的解除 30
2.5 速度场的收敛性与收敛速度 30
2.5.1 收敛判别准则的选取 30
2.5.2 收敛性与收敛速度 31
2.6 网格畸变与网格再划分 31
2.6.1 网格再划分的判断标准 32
2.6.2 网格生成与再生成 33
2.6.3 新旧网格系统间的信息传递 33
2.7 刚性区的处理与初始速度场的生成 36
第3章 金属体积成形有限元模拟系统 39
3.1 有限元模拟系统的基本结构及框架 39
3.1.1 模拟系统的结构 39
3.1.2 模拟系统框架设计 40
3.2 体积成形有限元模拟系统 40
3.2.1 DEFORM软件 42
3.2.2 ABAQUS软件 45
3.2.3 FORGE软件 53
3.2.4 QForm软件 55
3.2.5 CASFORM软件 61
第4章 自由锻与模锻工艺及其有限元数值模拟 66
4.1 自由锻成形工序及工艺特点 66
4.1.1 自由锻成形工序 66
4.1.2 自由锻工艺特点 73
4.2 模锻工艺 76
4.2.1 开式模锻 78
4.2.2 闭式模锻 81
4.3 自由锻工艺数值模拟 83
4.4 模锻工艺数值模拟 86
4.4.1 开式模锻模拟 86
4.4.2 闭式模锻模拟 91
第5章 回转成形工艺及其有限元数值模拟 95
5.1 回转成形工艺 95
5.1.1 辊锻成形工艺 95
5.1.2 摆动辗压工艺 100
5.1.3 径向锻造工艺 104
5.1.4 旋压成形工艺 107
5.1.5 辗扩变形工艺 110
5.1.6 楔横轧变形工艺 113
5.2 摆动辗压工艺数值模拟 115
5.2.1 摆动辗压接触区域压力分布的有限元分析 116
5.2.2 摆动辗压变形特征的有限元分析 122
5.2.3 摆动辗压工艺参数对变形规律影响的有限元分析 123
5.3 轴承套圈冷辗扩成形有限元模拟 129
5.3.1 轴承套圈成形有限元分析模型的建立 129
5.3.2 有限元建模的关键处理技术 131
5.3.3 深沟球轴承套圈冷辗扩成形数值模拟 133
第6章 挤压工艺及其有限元数值模拟 135
6.1 挤压工艺的变形方式及工艺特点 135
6.1.1 挤压工艺的主要变形方式 135
6.1.2 挤压技术的特点 137
6.2 挤压技术数值模拟 138
6.2.1 挤压成形数值模拟的理论分析基础 138
6.2.2 挤压成形过程中主要的数值模拟方法 139
6.2.3 挤压工艺过程DEFORM数值模拟的关键技术 140
6.2.4 挤压工艺的DEFORM分析流程 142
6.3 轴向挤压类零件的DEFORM-2D分析实例 143
6.4 DFL350型活塞头成形工艺的DEFORM-3D分析实例 146
第7章 铝型材挤压工艺及其数值模拟 154
7.1 铝型材挤压生产流程及工艺分类 155
7.2 铝型材挤压设备 157
7.3 铝型材挤压成形工艺 158
7.4 铝型材挤压数值模拟实例 161
7.4.1 实心铝型材挤压 162
7.4.2 空心铝型材挤压 180
第8章 其他体积成形工艺及其有限元数值模拟 190
8.1 粉末锻造工艺及其有限元数值模拟 190
8.1.1 粉末锻造工艺 190
8.1.2 粉末烧结体镦粗致密与成形的有限元分析 194
8.2 等通道弯角挤压工艺及其有限元数值模拟 198
8.2.1 等通道弯角挤压过程有限元数值模拟研究 199
8.2.2 ECAP工艺受力分析及数值模拟 200
8.3 微塑成形工艺及其数值模拟 204
8.3.1 微塑成形工艺及其特点 204
8.3.2 微塑成形数值模拟 208
第9章 金属体积成形的优化设计方法 214
9.1 锻造过程优化设计基本理论与方法 216
9.2 预锻模形状优化设计 221
9.3 微观组织优化设计 225
9.4 锻造工艺及模具优化设计实例 229
第10章 金属体积成形模具状况分析 235
10.1 影响模具失效的基本因素 235
10.1.1 模具的工作条件 235
10.1.2 模具的结构形式与几何形状 236
10.2 金属体积成形模具的工作条件及其失效形式 238
10.3 模具失效形式分析 240
10.3.1 磨损 240
10.3.2 断裂 242
10.3.3 变形 243
10.4 模具工作状况模拟分析 244
10.4.1 齿轮坯锻模应力及变形分析 245
10.4.2 汽车轮毂锻模磨损分析及寿命预测 248
附录 251
附录A 国内外常用钢钢号对照表 251
附录B 国内外常用铝及铝合金牌号对照表 256
附录C 两维体积成形刚／粘塑性有限元分析程序 257
参考文献 287