刘峥 罗会铭

江西理工大学南昌校区，南昌 330013

振动摆动辗压中金属材料有限元模型的建立

刘峥 罗会铭

江西理工大学南昌校区，南昌 330013

利用有限元法的划分思想，根据摆辗头与工件的接触及振动摆动辗压的成形原理，结合体积效应研究的特点，对圆柱件进行有限元离散，建立起振动摆动辗压的体积效应有限元模型。

有限元；振动；摆动碾压；体积效应；模型

引言

目前，世界上许多国家在摆动辗压的理论研究方面做了许多工作，如英国、日本、中国、俄罗斯和波兰等。这些研究主要集中于力能参数的计算和验证、接触区域压力分布的测试等。随着有限元方法广泛应用于金属塑性加工工艺的模拟分析之中，日本的洪兴苏等采用有限差分法对摆动辗压表面接触区的应力进行了数值计算。英国的戴维和斯坦金在经典力学的基础上建立了摆动辗压运动的数学模型，并研制出了能模拟任何摆头运动的软件。

1 摆辗成形过程的理论研究

摆动辗压就是一个带圆锥形的摆头以某种轨迹形式进行摆动，当坯料沿轴向进给时摆头对坯料进行连续局部加载导致工件成形。

为了研究摆辗过程中工件的受力状况，必须对工件与摆头的接触区域进行较为准确的定量描述。接触区域的轮廓形状，一般是假定工件上表面的形状为一理想螺旋面，然后与具有一定倾角的锥形摆头求交而得到用解析式表示的接触轮廓线的投影方程。以直角坐标表示的接触轮廓线水平投影方程为：