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一般认为将机械振动引入到金属的塑性成形加工中,不但可以降低材料变形时所需的外力,还能大幅度提高产品成形质量,这些效果的产生主要缘于体积效应的影响。体积效应是在加工系统附加振动情况下,金属塑性成形过程中表现出的材料变形抗力降低,变形速率加快的现象。振动摆动辗压技术正是将振动技术引入摆动辗压成形中,具有成形力小、成形效率和成形精度高等特点,因而具有潜在的研究价值及广阔的应用前景。采用理论分析和计算机模拟相结合的方法对振动摆动辗压塑性成形过程中的体积效应机理进行研究,主要完成了以下工作:(1)将一定频率和振幅的脉冲振动信号施加到金属塑性成形系统中,采用弹塑性本构模型和粘弹塑性本构模型,在计算瞬时应变的大小与屈服极限的基础上建立判断准则,利用MATLAB对振动拉伸系统的微分方程进行求解,分析结果表明,在低频振动作用下,金属从粘弹性变形阶段很快进入粘塑性变形阶段,且内部的粘塑性变形应力大幅度下降,出现了明显的体积效应,即平均应力的减小。(2)根据摆头与工件的接触区域形状,结合体积效应研究的特点,对圆柱体工件进行单元离散,并做出了一些合理假设,建立了振动摆动辗压的体积效应有限元模型。(3)在分析三维粘弹塑性本构模型的基础上,通过分析四节点四面体单元的刚度矩阵,结合列维-米塞斯理论和材料在塑性状态时的增量理论,推导出了空间问题的粘弹性刚度矩阵和粘塑性刚度矩阵,为低频脉冲振动摆动辗压成形的体积效应机理分析创造了条件。(4)通过求解振动摆动辗压的体积效应有限元模型,得出了振动频率和振幅对振动摆动辗压过程中体积效应的影响曲线。与常规摆动辗压成形相比,在施加低频振动后,可以在较小的摆辗力的情况下得到更大的体积变形,从而揭示了振动摆动辗压体积效应的机理。通过以上工作表明,本论文的计算机模拟对振动摆动辗压成形的体积效应理论分析进行了验证,同时为后续的实验分析研究奠定了基础。