第1章 绪论 1
1.1 大锻件的迫切需求与特点 1
1.2 大锻件的锻造工艺 2
1.2.1 镦粗 2
1.2.2 拔长 3
1.3 自由锻造设备的发展现状 4
1.4 大锻件成形工艺的发展趋势 5
1.5 本书研究的主要内容 6
1.6 本章小结 7
参考文献 7
第2章 材料高温流变特性与本构模型 9
2.1 引言 9
2.2 材料高温流变特性 9
2.2.1 材料高温流变行为 9
2.2.2 材料高温流变应力的影响因素 10
2.3 高温流变本构模型 11
2.3.1 宏观唯象学模型 11
2.3.2 微观机理模型 20
2.3.3 人工神经网络模型 26
2.4 本章小结 28
参考文献 28
第3章 热加工中的再结晶现象及数学建模 31
3.1 引言 31
3.2 再结晶现象与晶粒长大行为 31
3.2.1 动态再结晶现象 31
3.2.2 静态再结晶现象 39
3.2.3 亚动态再结晶现象 41
3.2.4 晶粒长大行为 42
3.3 典型锻件材料的再结晶现象与晶粒长大行为 43
3.3.1 热模拟实验 43
3.3.2 42CrMo钢动态再结晶现象 45
3.3.3 42CrMo钢静态再结晶现象 52
3.3.4 42CrMo钢亚动态再结晶现象 56
3.3.5 42CrMo钢的晶粒长大行为 61
3.4 本章小结 64
参考文献 64
第4章 基于细观损伤力学的锻件内部空洞缺陷演变规律 68
4.1 引言 68
4.2 大铸锭内部空洞缺陷的研究现状 68
4.2.1 物理模拟 68
4.2.2 数值模拟 69
4.2.3 解析分析 70
4.2.4 闭合条件 72
4.3 基于细观损伤力学的锻件内部空洞缺陷演变模型 75
4.3.1 代表性体元模型 75
4.3.2 线黏性基体材料 77
4.3.3 非线黏性基体材料 80
4.3.4 空洞演变计算结果分析 90
4.3.5 代表性体元模型计算结果的验证 111
4.4 本章小结 112
参考文献 113
第5章 锻件内部空洞演变的有限元数值模拟与实验验证 117
5.1 引言 117
5.2 热力耦合的有限元模型 117
5.2.1 有限元基本理论 117
5.2.2 有限元模型的建立 118
5.3 空洞演变的影响因素 118
5.3.1 空洞大小的影响 119
5.3.2 空洞形状的影响 121
5.3.3 空洞位置的影响 122
5.4 空洞形状系数预测模型 123
5.4.1 空洞形状估计参数的提出 123
5.4.2 空洞形状估计参数的验证 124
5.4.3 空洞形状系数的预测模型 125
5.5 拔长工艺参数对空洞估计参数的影响 126
5.5.1 有限元模型的建立 126
5.5.2 压下率的影响 127
5.5.3 砧宽比的影响 128
5.5.4 料宽比的影响 129
5.5.5 摩擦因数的影响 130
5.6 有限元模型的实验验证 132
5.6.1 空洞的锻合实验 132
5.6.2 有限元结果的实验验证 133
5.7 本章小结 141
参考文献 141
第6章 热加工中锻件的损伤演化规律 143
6.1 引言 143
6.2 损伤现象及理论研究 143
6.2.1 锻件高温成形过程中的开裂现象 143
6.2.2 损伤理论 143
6.2.3 材料的韧性断裂 145
6.2.4 韧性断裂的外部影响因素 145
6.2.5 常用的韧性断裂准则 146
6.2.6 断裂准则中材料常数的确定 149
6.2.7 韧性断裂的国内外研究现状 150
6.3 典型锻件材料的损伤开裂模型 151
6.3.1 材料的高温拉伸实验 151
6.3.2 高温拉伸特性分析 151
6.3.3 材料流变应力曲线的确定 157
6.3.4 韧性开裂损伤模型的建立 160
6.4 典型锻件材料锻压过程中的损伤开裂研究 165
6.4.1 锻压实验 165
6.4.2 有限元数值模拟 165
6.4.3 实验结果与有限元数值模拟结果的比较 168
6.5 本章小结 171
参考文献 171
第7章 大锻件拔长过程中的形变规律及预测 175
7.1 引言 175
7.2 宽展理论的研究现状 175
7.3 矩形截面类锻件拔长过程的形状变化规律 176
7.3.1 刚黏塑性有限元模型的建立 176
7.3.2 锻件单工步拔长的形变规律 179
7.3.3 矩形截面类锻件拔长形变的预测模型 183
7.4 有限元数值模拟结果的实验验证 184
7.4.1 矩形截面类锻件的拔长实验 184
7.4.2 矩形截面类锻件拔长形变预测模型的实验验证 184
7.4.3 矩形截面类锻件单工步拔长过程的实验验证 184
7.4.4 矩形截面类锻件一道次拔长过程的实验验证 185
7.5 本章小结 186
参考文献 186
第8章 大锻件拔长过程中的应力应变场 188
8.1 引言 188
8.2 有限元模型的建立与模拟方案 188
8.3 大锻件拔长过程中的应力场分析 189
8.3.1 工艺参数对轴向应力的影响规律 190
8.3.2 工艺参数对横向应力的影响规律 196
8.3.3 拉-压应力转变的临界压下率 202
8.4 大锻件拔长过程中的应变场分析 203
8.4.1 压下率对大锻件心部等效应变的影响规律 204
8.4.2 砧宽比对大锻件心部等效应变的影响规律 205
8.4.3 料宽比对大锻件心部等效应变的影响规律 206
8.4.4 剪切摩擦对大锻件心部等效应变的影响规律 206
8.5 本章小结 207
参考文献 207
第9章 锻造操作机-压机联动轨迹的规划 209
9.1 引言 209
9.2 操作机-压机联动轨迹规划的目标与思路 209
9.2.1 操作机-压机联动轨迹规划的目标 209
9.2.2 操作机-压机联动轨迹规划的思路 209
9.3 锻造工艺方案的设计 211
9.3.1 平砧拔长大锻件的形状预测 211
9.3.2 工艺设计流程 212
9.4 锻造操作机-压机联动轨迹的规划方法 213
9.4.1 锻造操作机-压机联动轨迹类型 213
9.4.2 规划流程 218
9.5 锻造操作机-压机联动轨迹的评价 219
9.5.1 应变评价模块 219
9.5.2 微观组织演变评价模块 223
9.5.3 空洞缺陷闭合评价模块 225
9.6 本章小结 227
参考文献 227
第10章 锻造操作机-压机联动轨迹规划软件介绍 229
10.1 引言 229
10.2 联动轨迹规划软件的整体介绍 229
10.3 锻造工艺方案设计模块 230
10.3.1 输入第一道次锻造工艺信息 231
10.3.2 查看第一道次工艺方案 232
10.3.3 增加一个道次的锻造方案 233
10.3.4 查看设计的锻造工艺方案 233
10.3.5 压下率的计算 234
10.4 锻造操作机-压机联动轨迹规划模块 235
10.4.1 输入锻造操作机与压机的技术参数 235
10.4.2 规划锻造操作机-压机的联动轨迹 237
10.4.3 查看锻造操作机-压机联动轨迹 241
10.4.4 输出锻造操作机-压机联动轨迹 242
10.5 锻造操作机-压机联动轨迹评价模块 244
10.5.1 应变预测模块 244
10.5.2 缺陷演化预测模块 246
10.5.3 微观组织预测模块 248
10.6 软件的工程应用实例 254
10.6.1 工艺方案设计与操作机-压机联动轨迹的规划 254
10.6.2 锻造操作机与压机联动轨迹的合理性评价 256
10.7 本章小结 260
参考文献 260
第11章 总结与展望 261
11.1 总结 261
11.2 展望 263