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第1章 绪论1

1.1 金属体积成形工艺及其特点1

1.2 金属材料的塑性及其影响因素2

1.3 金属体积成形主要工艺因素5

1.4 金属体积成形常见缺陷11

1.5 金属塑性成形数值分析方法14

第2章 金属体积成形数值分析理论基础及有限元分析关键技术16

2.1 刚／粘塑性有限元法的基本理论16

2.1.1 刚／钻塑性材料的基本假设16

2.1.2 塑性力学基本方程及边值条件16

2.1.3 刚／粘塑性材料的变分原理17

2.1.4 刚／粘塑性有限元法的解题过程及求解列式18

2.2 热力耦合分析技术22

2.2.1 金属塑性成形过程中的传热学基本方程22

2.2.2 热传导中的变分原理及有限元求解列式23

2.2.3 金属塑性成形过程中的热力耦合分析技术25

2.3 摩擦边界条件的处理与施加27

2.3.1 摩擦模型27

2.3.2 反正切摩擦模型边界条件的施加28

2.4 动态接触边界条件的确定与施加28

2.4.1 贴模的判别方法和处理29

2.4.2 接触节点脱模的判断与约束的解除30

2.5 速度场的收敛性与收敛速度30

2.5.1 收敛判别准则的选取30

2.5.2 收敛性与收敛速度31

2.6 网格畸变与网格再划分31

2.6.1 网格再划分的判断标准32

2.6.2 网格生成与再生成33

2.6.3 新旧网格系统间的信息传递33

2.7 刚性区的处理与初始速度场的生成36

第3章 金属体积成形有限元模拟系统39

3.1 有限元模拟系统的基本结构及框架39

3.1.1 模拟系统的结构39

3.1.2 模拟系统框架设计40

3.2 体积成形有限元模拟系统40

3.2.1 DEFORM软件42

3.2.2 ABAQUS软件45

3.2.3 FORGE软件53

3.2.4 QForm软件55

3.2.5 CASFORM软件61

第4章 自由锻与模锻工艺及其有限元数值模拟66

4.1 自由锻成形工序及工艺特点66

4.1.1 自由锻成形工序66

4.1.2 自由锻工艺特点73

4.2 模锻工艺76

4.2.1 开式模锻78

4.2.2 闭式模锻81

4.3 自由锻工艺数值模拟83

4.4 模锻工艺数值模拟86

4.4.1 开式模锻模拟86

4.4.2 闭式模锻模拟91

第5章 回转成形工艺及其有限元数值模拟95

5.1 回转成形工艺95

5.1.1 辊锻成形工艺95

5.1.2 摆动辗压工艺100

5.1.3 径向锻造工艺104

5.1.4 旋压成形工艺107

5.1.5 辗扩变形工艺110

5.1.6 楔横轧变形工艺113

5.2 摆动辗压工艺数值模拟115

5.2.1 摆动辗压接触区域压力分布的有限元分析116

5.2.2 摆动辗压变形特征的有限元分析122

5.2.3 摆动辗压工艺参数对变形规律影响的有限元分析123

5.3 轴承套圈冷辗扩成形有限元模拟129

5.3.1 轴承套圈成形有限元分析模型的建立129

5.3.2 有限元建模的关键处理技术131

5.3.3 深沟球轴承套圈冷辗扩成形数值模拟133

第6章 挤压工艺及其有限元数值模拟135

6.1 挤压工艺的变形方式及工艺特点135

6.1.1 挤压工艺的主要变形方式135

6.1.2 挤压技术的特点137

6.2 挤压技术数值模拟138

6.2.1 挤压成形数值模拟的理论分析基础138

6.2.2 挤压成形过程中主要的数值模拟方法139

6.2.3 挤压工艺过程DEFORM数值模拟的关键技术140

6.2.4 挤压工艺的DEFORM分析流程142

6.3 轴向挤压类零件的DEFORM-2D分析实例143

6.4 DFL350型活塞头成形工艺的DEFORM-3D分析实例146

第7章 铝型材挤压工艺及其数值模拟154

7.1 铝型材挤压生产流程及工艺分类155

7.2 铝型材挤压设备157

7.3 铝型材挤压成形工艺158

7.4 铝型材挤压数值模拟实例161

7.4.1 实心铝型材挤压162

7.4.2 空心铝型材挤压180

第8章 其他体积成形工艺及其有限元数值模拟190

8.1 粉末锻造工艺及其有限元数值模拟190

8.1.1 粉末锻造工艺190

8.1.2 粉末烧结体镦粗致密与成形的有限元分析194

8.2 等通道弯角挤压工艺及其有限元数值模拟198

8.2.1 等通道弯角挤压过程有限元数值模拟研究199

8.2.2 ECAP工艺受力分析及数值模拟200

8.3 微塑成形工艺及其数值模拟204

8.3.1 微塑成形工艺及其特点204

8.3.2 微塑成形数值模拟208

第9章 金属体积成形的优化设计方法214

9.1 锻造过程优化设计基本理论与方法216

9.2 预锻模形状优化设计221

9.3 微观组织优化设计225

9.4 锻造工艺及模具优化设计实例229

第10章 金属体积成形模具状况分析235

10.1 影响模具失效的基本因素235

10.1.1 模具的工作条件235

10.1.2 模具的结构形式与几何形状236

10.2 金属体积成形模具的工作条件及其失效形式238

10.3 模具失效形式分析240

10.3.1 磨损240

10.3.2 断裂242

10.3.3 变形243

10.4 模具工作状况模拟分析244

10.4.1 齿轮坯锻模应力及变形分析245

10.4.2 汽车轮毂锻模磨损分析及寿命预测248

附录251

附录A 国内外常用钢钢号对照表251

附录B 国内外常用铝及铝合金牌号对照表256

附录C 两维体积成形刚／粘塑性有限元分析程序257

参考文献287