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第1章 绪论1

1.1 大锻件的迫切需求与特点1

1.2 大锻件的锻造工艺2

1.2.1 镦粗2

1.2.2 拔长3

1.3 自由锻造设备的发展现状4

1.4 大锻件成形工艺的发展趋势5

1.5 本书研究的主要内容6

1.6 本章小结7

参考文献7

第2章 材料高温流变特性与本构模型9

2.1 引言9

2.2 材料高温流变特性9

2.2.1 材料高温流变行为9

2.2.2 材料高温流变应力的影响因素10

2.3 高温流变本构模型11

2.3.1 宏观唯象学模型11

2.3.2 微观机理模型20

2.3.3 人工神经网络模型26

2.4 本章小结28

参考文献28

第3章 热加工中的再结晶现象及数学建模31

3.1 引言31

3.2 再结晶现象与晶粒长大行为31

3.2.1 动态再结晶现象31

3.2.2 静态再结晶现象39

3.2.3 亚动态再结晶现象41

3.2.4 晶粒长大行为42

3.3 典型锻件材料的再结晶现象与晶粒长大行为43

3.3.1 热模拟实验43

3.3.2 42CrMo钢动态再结晶现象45

3.3.3 42CrMo钢静态再结晶现象52

3.3.4 42CrMo钢亚动态再结晶现象56

3.3.5 42CrMo钢的晶粒长大行为61

3.4 本章小结64

参考文献64

第4章 基于细观损伤力学的锻件内部空洞缺陷演变规律68

4.1 引言68

4.2 大铸锭内部空洞缺陷的研究现状68

4.2.1 物理模拟68

4.2.2 数值模拟69

4.2.3 解析分析70

4.2.4 闭合条件72

4.3 基于细观损伤力学的锻件内部空洞缺陷演变模型75

4.3.1 代表性体元模型75

4.3.2 线黏性基体材料77

4.3.3 非线黏性基体材料80

4.3.4 空洞演变计算结果分析90

4.3.5 代表性体元模型计算结果的验证111

4.4 本章小结112

参考文献113

第5章 锻件内部空洞演变的有限元数值模拟与实验验证117

5.1 引言117

5.2 热力耦合的有限元模型117

5.2.1 有限元基本理论117

5.2.2 有限元模型的建立118

5.3 空洞演变的影响因素118

5.3.1 空洞大小的影响119

5.3.2 空洞形状的影响121

5.3.3 空洞位置的影响122

5.4 空洞形状系数预测模型123

5.4.1 空洞形状估计参数的提出123

5.4.2 空洞形状估计参数的验证124

5.4.3 空洞形状系数的预测模型125

5.5 拔长工艺参数对空洞估计参数的影响126

5.5.1 有限元模型的建立126

5.5.2 压下率的影响127

5.5.3 砧宽比的影响128

5.5.4 料宽比的影响129

5.5.5 摩擦因数的影响130

5.6 有限元模型的实验验证132

5.6.1 空洞的锻合实验132

5.6.2 有限元结果的实验验证133

5.7 本章小结141

参考文献141

第6章 热加工中锻件的损伤演化规律143

6.1 引言143

6.2 损伤现象及理论研究143

6.2.1 锻件高温成形过程中的开裂现象143

6.2.2 损伤理论143

6.2.3 材料的韧性断裂145

6.2.4 韧性断裂的外部影响因素145

6.2.5 常用的韧性断裂准则146

6.2.6 断裂准则中材料常数的确定149

6.2.7 韧性断裂的国内外研究现状150

6.3 典型锻件材料的损伤开裂模型151

6.3.1 材料的高温拉伸实验151

6.3.2 高温拉伸特性分析151

6.3.3 材料流变应力曲线的确定157

6.3.4 韧性开裂损伤模型的建立160

6.4 典型锻件材料锻压过程中的损伤开裂研究165

6.4.1 锻压实验165

6.4.2 有限元数值模拟165

6.4.3 实验结果与有限元数值模拟结果的比较168

6.5 本章小结171

参考文献171

第7章 大锻件拔长过程中的形变规律及预测175

7.1 引言175

7.2 宽展理论的研究现状175

7.3 矩形截面类锻件拔长过程的形状变化规律176

7.3.1 刚黏塑性有限元模型的建立176

7.3.2 锻件单工步拔长的形变规律179

7.3.3 矩形截面类锻件拔长形变的预测模型183

7.4 有限元数值模拟结果的实验验证184

7.4.1 矩形截面类锻件的拔长实验184

7.4.2 矩形截面类锻件拔长形变预测模型的实验验证184

7.4.3 矩形截面类锻件单工步拔长过程的实验验证184

7.4.4 矩形截面类锻件一道次拔长过程的实验验证185

7.5 本章小结186

参考文献186

第8章 大锻件拔长过程中的应力应变场188

8.1 引言188

8.2 有限元模型的建立与模拟方案188

8.3 大锻件拔长过程中的应力场分析189

8.3.1 工艺参数对轴向应力的影响规律190

8.3.2 工艺参数对横向应力的影响规律196

8.3.3 拉-压应力转变的临界压下率202

8.4 大锻件拔长过程中的应变场分析203

8.4.1 压下率对大锻件心部等效应变的影响规律204

8.4.2 砧宽比对大锻件心部等效应变的影响规律205

8.4.3 料宽比对大锻件心部等效应变的影响规律206

8.4.4 剪切摩擦对大锻件心部等效应变的影响规律206

8.5 本章小结207

参考文献207

第9章 锻造操作机-压机联动轨迹的规划209

9.1 引言209

9.2 操作机-压机联动轨迹规划的目标与思路209

9.2.1 操作机-压机联动轨迹规划的目标209

9.2.2 操作机-压机联动轨迹规划的思路209

9.3 锻造工艺方案的设计211

9.3.1 平砧拔长大锻件的形状预测211

9.3.2 工艺设计流程212

9.4 锻造操作机-压机联动轨迹的规划方法213

9.4.1 锻造操作机-压机联动轨迹类型213

9.4.2 规划流程218

9.5 锻造操作机-压机联动轨迹的评价219

9.5.1 应变评价模块219

9.5.2 微观组织演变评价模块223

9.5.3 空洞缺陷闭合评价模块225

9.6 本章小结227

参考文献227

第10章 锻造操作机-压机联动轨迹规划软件介绍229

10.1 引言229

10.2 联动轨迹规划软件的整体介绍229

10.3 锻造工艺方案设计模块230

10.3.1 输入第一道次锻造工艺信息231

10.3.2 查看第一道次工艺方案232

10.3.3 增加一个道次的锻造方案233

10.3.4 查看设计的锻造工艺方案233

10.3.5 压下率的计算234

10.4 锻造操作机-压机联动轨迹规划模块235

10.4.1 输入锻造操作机与压机的技术参数235

10.4.2 规划锻造操作机-压机的联动轨迹237

10.4.3 查看锻造操作机-压机联动轨迹241

10.4.4 输出锻造操作机-压机联动轨迹242

10.5 锻造操作机-压机联动轨迹评价模块244

10.5.1 应变预测模块244

10.5.2 缺陷演化预测模块246

10.5.3 微观组织预测模块248

10.6 软件的工程应用实例254

10.6.1 工艺方案设计与操作机-压机联动轨迹的规划254

10.6.2 锻造操作机与压机联动轨迹的合理性评价256

10.7 本章小结260

参考文献260

第11章 总结与展望261

11.1 总结261

11.2 展望263