温塑性成形分析，不考虑热传递影响。锻件毛坯材料设置为刚粘塑性材料，镦粗板变形量很小，设置为刚体。在中，按照毛坯上模具下模具的顺序导入几何模型，系统自动默认毛坯材料为，模具材料为对于非刚性材料和考虑热传影响的刚体材料，需要划分有限元网格。可根据网格的绝对尺寸相对尺寸等选项来划分毛坯的网格，本文选用中默认四面体网格对于非刚性材料和考虑热传影响的刚体材料，需要设置材料的属性。由图可知转子材料为合金结构钢，选取系统自带材料。其不同温度下随应变率变化的应力应变曲线如图所示在生产实践中，大型汽轮机转子常加热到，再进行锻造，模具常加温至图号钢应力应变曲线应力单位毛坯与镦粗板的接触摩擦方式为，摩擦系数为常数下镦粗板固定，上镦粗板向下运动，速度范围为由镦粗后高径比毛坯初始高度毛坯直径，可知镦粗压下量。本文设置模拟步数为，每步行程，即压下量为流动应力是关于温度应变和应变率的函数，即镦粗用水压机的最高负载能力为万吨。初始有限元模型材料参数如表所示。表初始有限元模型材料参数锻件材料锻件初始温度上下镦粗板温度摩擦系数后处理及数据分析普通平板圆柱体镦粗数值模拟设置压下量为，上镦粗板压下速度为，镦粗后高径比约为。镦粗板的负载曲线如图所示，在锻件毛坯对称面上取点，如图所示。图镦粗板负载曲线图对称面上采集数据点示意图由图可知，用的压下速度将毛坯压下时，所需的负载不超过许用负载，因此采用该参数的普通平板圆柱体镦粗可行。在不同压下量时，图所示点应变应力曲线如图所示。图普通平板圆柱体镦粗应变应力曲线图由图可知，随着压下量增大，毛坯内部的应变增大，且内部变形越不均匀，这对不同区域的组织与性能的改善是不样的在变形过程，当镦粗体高径比时，毛坯的被动塑性变形区存在两拉压的应力状态，这对焊合毛坯内部缺陷是不利的当高径比左右时，被动塑性变形区出现三向压应力当高径比时，毛坯中心区产生强力的三向压应力，而且随着压下量的增大，应力增大强烈。以上数值模拟的结果，与刘助柏的普通平板圆柱体镦粗理论相符。凹面板漏盘圆柱体镦粗数值模拟镦粗速度凹面板球半径的选择镦粗过程中，为了较好的锻合内部缺陷，获得较高的拔长比，实际生产时常常将毛坯镦粗至高径比，使用较高的镦粗速度。但是镦粗水压机的负载随着镦粗速度的增加而增加，镦粗后高径比的减少而增加。本节取镦粗后高径比约为，即压下量为，漏盘孔与钳把的间隙量为，漏盘孔口倒圆角为。分别取中心角，镦粗压下速度为，负载曲线如图所示。由图可知，当时，实际负载超过许可负载，该速度参数不可行。分别取中心角，镦粗压下速度，负载曲线如图所示。分别取中心角，镦粗压下速度，负载曲线如图所示。图时负载曲线图图时负载曲线图图时负载曲线图由图可知，镦粗压下速度，中心角时的实际负载没有超过许可负载由图可知，镦粗压下速度，中心角时的实际负载没有超过许可负载。将上述四种参数的毛坯沿点剖开，如图所示，在毛坯对称面横向取七个数据点，如图所示。图剖视点图数据点在不同压下量时的应变应力曲线分别如图所示。在各曲线上，将点在压下量时的值取平均值，定义为主动塑性变形区应变应力值将点在压下量时值取平均值，定义为中心区应变应力值。其应变应力值如表所示。应变应力值比较如图所示。其中应变负值表示被压，正值表示被压，应力值负值表示压应力，正值表示拉应力，单位为。图时应变应力曲线图时应变应力曲线图时应变应力曲线图时应变应力曲线表压下量时应变应力值中心区主动塑性变形区中心区主动塑性变形区怀和悉心指导下完成的。从课题的开始到本文的最后完成，得到了导师悉心指导。倪博士勤奋的学习态度渊博的知识和严谨踏实的治学态度使我受益非浅，倪博士严于律己宽以待人的崇高品德是我学习的榜样。值此论文完成之际，谨致以崇高的敬意和衷心的感谢,感谢王贵教授萧时诚老师悉心指导和热情帮助,感谢梁焯劲张素明等同学的帮助,感谢大学期间教导和帮助过我的老师,感谢在大型件锻造工艺理论研究方面的各位学者,参考文献谢懿主编实用锻压技术手册北京机械工业出版社，王占学主编塑性加工金属学北京冶金工业出版社，吕炎主编锻件缺陷分析与对策北京机械工业出版社，李尚健金属塑性成形过程模拟北京机械工业出版社，汪大年金属塑性成形原理北京机械工业出版社，吕炎等编锻压成形理论与工艺北京机械工业出版社，刘助柏塑性成形新技术及其力学原理北京机械工业出版社，邹善藻三十五年来我国的转子锻件制造大型锻造件杨凤汽轮机转子的热应力分析和疲劳寿命研究沈阳沈阳工业大学，刘显惠，林锦棠国内外汽轮机大型转子锻件材料的技术进展国外金属热处理汤健大型汽轮机低压转子锻件的制造技术铸锻热热处理实践刘助柏，倪利勇等大锻件形变新理论新工艺及关键技术研究的回顾与展望大型铸锻件邓冬梅大型锻件锻造新理论与新工艺的数值模拟秦皇岛燕山大学，王雷刚大型汽轮机转子锻造工艺模拟与智能研究秦皇岛燕山大学，倪利勇等大型饼类锻件漏盘镦挤工艺的数值模拟与优化广东海洋大学学报刘助柏，王连东，李纬民，齐作玉镦粗力学分析大型铸锻件刘助柏，王连东，刘国晖，李纬民塑性工程力学镦粗和拔长理论与技术的进展自然科学进展刘助柏大型锻件锻造理论与工艺研究成果中国科学基金李仕华，刘助柏圆柱体在普通平板间镦粗时应力场的定量物理模拟中国机械工程李仕华上下新锻造法含平板镦粗圆柱体定量物理模拟的研究齐齐哈尔东北重型机械学院，张庆，梁辰，刘助柏圆柱体在普通平板间镦粗时应力场的数值模拟机械工程学报梁辰圆柱体镦粗时应力场的数值模拟及物理模拟秦皇岛燕山大学刘国晖，肖文辉，倪利勇，刘助柏圆柱体在平板和漏盘间镦粗时的力学分析中国机械工程，付强大型轴类锻件锻造过程的数值模拟研究上海上海交通大学，，，，中心区主动塑性变形区中心区主动塑性变形区注如所示，应变应力比较图柱形示意图从左往右分别表示，，，，时，中心区和主动塑性变形区的应变或者应力值。下面的图示相同。图应变应力值比较图根据毛坯内部较高的应变应变均匀以及较小的应力值三个评价标准，比较图中各应变应力值，参数时毛坯镦粗后内部有较好的综合性能，即凹面板球半径。其心部应变应力云图如图所示。图时应变应力云图由图所示锻件内部应变应力云图可看出，其不同区域的应变应力较均匀。漏盘孔口倒圆角半径选取凹面板球半径，镦粗板压下速度压下量为，漏盘孔与钳把的间隙量为。再分别选取漏盘孔口倒圆角半径进行模拟比较。毛坯镦粗后根部剖视图及应力云图如图所示。图根部应力云图由图可获得根部应力值，如表所示。表根部应力值根部破坏值如表所示。表根部破坏值在破坏值为零的前提下，为了避免应力集中，应力值应尽量小，因此选取漏盘孔口倒圆角半径。由图可知，所模拟的四个不同倒圆角半径值，毛坯镦粗后根部表面形状的差异不大，其影响可忽略。漏盘孔与钳把间隙量的选择在镦粗过程，毛坯钳把与漏盘孔的配合关系是间隙配合，若间隙较小，则装配时困难，若间隙较大，则毛坯与下镦粗板接触面积小，金属横向流动较多，可使得毛坯鼓形上下不对称。选取凹面板球半径，镦粗板压下速度压下量为，漏盘孔口倒圆角半径为。再分别选取漏盘孔与钳把的间隙量为进行模拟比较。毛坯镦粗后根部剖视图及应力云图如图所示。图根部应力云图由图可知，间隙量时毛坯的根部形状相似，没有明显的不同，随着间隙量增大，难变形区面积稍微减少，这对提高毛坯内部综合性能有利。钳把应力值如表所示，图所示钳把应力值没有明显的变化，当间隙量时，应力值近似相等。因此，选取漏盘孔与钳把间隙量为。表钳把应力值小结根据上面的模拟分析，凹面板漏盘圆柱体镦粗，选取几何锻造参数如表所示。表几何参数锻造参数将上述参数的毛坯镦粗后沿对称面剖视，在向取点如图所示，其应变应力值曲线如图所示。图对称面点示意图凹面板球半径漏盘孔口倒圆角半径漏盘孔与钳把间隙量压下量压下速度应变值曲线应力值曲线图应力应变值曲线由图可知，毛坯镦粗后鼓形上下并不十分严格对称，随着压下速度的增加，不对称度越大，这主要是因为边界摩擦条件不同由图可知，沿方向，中心区应变应力最强烈，向两端面逐渐减少，难变区仍然存在，但是上下端难变区的应变应力状态差别很大，上端难变区应力大，产生微小变形，下端难变区应力很小，应变也几乎为零。这与凹面板漏盘镦粗模型力学分析时的假设结论符合。总结与展望本文对典型的大型轴类锻件汽轮机低压转子的镦粗工序进行研究，在普通平板圆柱体镦粗理论的基础上，尝试提出凹面板漏盘圆柱体镦粗力学模型，运用三维刚粘塑性热力耦合有限元法，对其镦粗工艺过程进行了模拟，研究了锻造过程中不同的几何参数及工艺参数对大型锻件成形质量及内部性质的影响，并根据模拟结果优化分析得到了合理的锻造参数，为实际生产中大型轴类锻件锻造工艺的制定提供了有效的参考。本文的结论凹面板漏盘圆柱体镦粗力学模型与数值模拟的结果相符。运用对普通平板圆柱体间镦粗进行数值模拟，模拟结果与理论相符，证明了该理论正确提出了凹面板漏盘圆柱体镦粗模型，认为钳把对锻件的力学性能影响不可忽略，通过数值模拟证明了该观点正确，这与刘国晖等人的论文圆柱体在平板和漏盘间镦粗时的力学分析中国机械工程，上的学术观点不同。采用凹面板漏盘圆柱体镦粗方法，虽然能解