【摘 要】
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冷滚打塑性成形是基于金属材料在冷态下的特性,利用具有特定廓形的滚打轮连续击打坯料表面,通过滚打轮挤压金属局部产生塑性变形并逐渐累积的一种冷塑性成形方法,在齿轮、花键及相关传动零件制造领域具有广泛应用。本文根据冷滚打成形过程数值模拟分析的需求,研究合适的材料Johnson-Cook（J-C）本构模型的参数标定和修正方法。这对建立精确的冷滚打仿真模型具有重要的意义。依据Johnson-Cook材料本构
【基金项目】
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国家自然基金“高速单点冷滚打成形过程材料变形行为及控形控性机制研究”（项目编号:51475366）； 国家自然科学基金资助项目（51475146）； 陕西省科技计划项目（2016JM5074）；
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冷滚打塑性成形是基于金属材料在冷态下的特性,利用具有特定廓形的滚打轮连续击打坯料表面,通过滚打轮挤压金属局部产生塑性变形并逐渐累积的一种冷塑性成形方法,在齿轮、花键及相关传动零件制造领域具有广泛应用。本文根据冷滚打成形过程数值模拟分析的需求,研究合适的材料Johnson-Cook（J-C）本构模型的参数标定和修正方法。这对建立精确的冷滚打仿真模型具有重要的意义。依据Johnson-Cook材料本构模型参数标定方法,通过静态压缩和分离式霍普金森压杆两种实验方法获得静动状态下材料的应力应变曲线。将静动状态下的应力应变结果进行分析,标定了 20钢、45钢和40Cr三种材料的J-C本构模型参数。建立霍普金森压杆实验的有限元分析模型,采用实验获得的J-C本构模型参数进行有限元仿真,获得与实验曲线变化规律一致的仿真结果,验证了所标定J-C本构模型的准确性。采用有限元分析方法对冷滚打成形过程中应力、应变场及滚打力进行分析。通过对循环加载下试件组织间晶粒的变化情况进行分析,可知冷滚打成形过程中材料内部组织晶粒会发生细化从而会影响材料的应力应变关系。采用J-C本构模型参数的多元函数修正方法,结合实验结果,对20钢、45钢和40Cr三种材料J-C本构模型4个参数进行修正。对比未修正J-C本构模型参数的仿真结果,发现修正后的J-C本构模型参数可以获得更精确的冷滚打仿真结果,从而验证了模型参数标定和修正方法的有效性。
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