1、英文：http:/ 中文 5100 字 出处： Garca-Domnguez A, Claver J, Camacho A M, et al. Comparative Analysis of Extrusion Processes by Finite Element Analysis J. Procedia Engineering, 2015, 100:74-83. 中文翻译 基于有限元法的挤压过程比较分析摘要 挤压过程是在生产工业常用的长工件过程中被广泛应用的一种工艺工程 。 根 据最终所获得产品的形状或者所用挤压设备能承受的最大载荷的不同
2、， 挤压过程也可以分为不同的种类 。 本文将对直接成形类挤压过 程 （ 杯形件挤 压 ） 和非成形类挤压过 程 （固态挤压 ） 进行比较性分析 ， 并得出二者最直观和令人感兴趣的不同之处。其中的比较分析过程主要通过 DEFFORM-2F 有限元仿真软件来实现。本文所进行比较分析所用的材料为低碳钢（ AISI-1010） ,并保证所有情况下的挤压比和挤压位移相同 。 挤压力比较表明 ， 杯形件挤压所需挤压力高于固态挤压所需挤压力 。 如果摩擦阻力忽略不计 ， 在杯形件挤压过程中模具和坯料之间接触的最大作用要比固态挤压过程大的多 。 相反 ， 固态挤压过程中工价和模具比之间最大的摩擦阻力作用要比杯
3、形件挤压过程大得多。 关键词：挤压；摩擦；直接；间接；有限元法 1.引言 挤压过程是在生产工业常用的长工件过程中被广泛应用的一种工艺工程 。 跟据类似于最终所获得产品的形状或者所用挤压设备能承受的最大载荷等因素的不同，挤压过程也分为不同的种类。 挤压过程也可以分成直接 /正挤压和间接 /反挤压。在正挤压过程中，工件和模具的运动是一致的 ， 而在反挤压过程中二者是相反的从而使金属受力以和模具运动相反的方向流过挤压模具 。 在直接挤压过程中 ， 因为工件表面沿着挤压筒运动导致摩擦对挤压所需能量的需求相当大 ， 所以摩擦是应
4、该考虑在内的最重要的因素之一 。 然而 ， 近些年的研究也同样致力于反向挤压和非圆形挤压过程中摩擦的影响中 。 像各种挤压过程这样的金属成形工艺中摩擦的降低将会对生产制造过程的高效化作出一定的贡献。 在过去的几十年里，特别是当其他方式比如环形压缩试验，不适合于金属成形过程中的表面扩展高的金属额时候 ， 不同的确定冷成形过程的摩擦系数的实验在挤压过程的基础上开展 。 在这些试验中双杯状挤压实验 、 轴套成形实 验 、 杆件正反组合挤压实验等是比较典型的代表 。 在准稳态条件下 ， 挤压过程所需的力可以用理想成形力 、 模具容器上的摩擦力 、 模具壁上的摩擦力和剪切力的和来计算。 &n
5、bsp;11 有限元法作为制造工程领域尤其是金属成形领域广泛应用的计算机工具 ， 正是大部分该类研究所应用的方法 。 通过利用有限元法分析我们还可以着眼于模具的设计 。 在其他的研究中 ， 例如 Gouveig 等人的研究中 ， 冷挤压过程有限元仿真指南就被具体化的表达出来。 本文将对直接成形类挤压过程（杯形件挤压）和非成形类挤压过程（固态挤压 ） 进行比较性分析 ， 并得出二者最直观和令人感兴趣的不同之处 。 其中的比较分析过程主要通过 DEFFORM-2F 有限元仿真软件来实现。 变量命名 A0 钢坯初始横截面 A
6、f 钢坯最终横截面 D0 坯料初始直径 Fc 在容器坯界面上的摩擦挤压载荷 Fdie 模坯界面摩擦的挤压载荷 Fdh 均匀变形的挤压载荷 Fex 全挤压载荷 Ff 摩擦挤压载荷 Fs 剪切挤压载荷 L 剩余坯料长度 a 约翰逊模型经验常数 b 约翰逊模型经验常数 rx 挤压比 x 挤压变形 f 平均流动应力 2.方法论 本文应用数值模拟工具软件 DEFORMF2 分析了四种不同的挤压过程
7、。 有限元分析在类似于金属成形加工这种基于材料塑性变形的加工工艺的研究中非常有用。 DEFORM F2 是一种专门进行材料成形工艺二维仿真的代码，他是仿真软件 DEFORM2D 的有限元求解器。如果模拟中将一个对称轴定义出来，这个程序是特别有效的 ， 因为对称轴可以减少仿真计算所需要的资源 。 作为典型的有限元方法的代码， DEFORMF2 的分析可以分为三个阶段，即前处理阶段、仿真阶段、后处理阶段。 正如之前所提到的一样，本文考虑到四个挤压过程，即两个直接过程两个间接过程 。 在这两个大类中 ， 本文又将每个大类分成两小类 ， 即以最终获得产品形状为分类标准的固态挤压和杯状挤压。
8、 12 A x 如图所示，图 1、图 2 分别展示了直接挤压和间接挤压各自的两种不同的结构配置 。 根据该种过程的对称性 ， 本文仅对每一种情况下的半截面进行建模 。 每种情况下的工件都是初始半截为 5mm 高度为 10mm 的圆柱体，且最终挤压后截面的面积也相同 。 因此 ， 在以上所考虑的所有情况中挤压比均相同 。 挤压比可按公式（ 1）定义为初始截面积与最终截面积的比，即： r=A0 f （ 1） 直接挤压过程 固态挤压 杯状挤压
9、; 图 1.直接挤压几何草图 每当每种情况的几何参数确定之后，必须充值软件 中的所有参数。从而使所有模拟出的挤压过程和毛坯是低碳钢的冷成型加工条件相符合 。 具体来说 ， 本文所用的低碳钢的牌号为 AISI1010。该类刚才因其可成型性比较强而广泛应用于挤压过程中。 除了工价尺寸和挤压工具外，一些附加的参数也需要在软件中定义。确定工件几何外形的网格的形状的复杂度就必须被明确 。 由于根据参数所进行的所用分
