[发明专利]一种管板锻造有限元数值仿真的热力学参数设定方法

说明书

一种管板锻造有限元数值仿真的热力学参数设定方法，基于实际的管板生产过程，通过建立运送过程有限元模型并输入多个不同的预设环境换热系数，求出多个模拟始锻温度，通过与实际始锻温度的对比就能反求出更为符合实际锻造过程的环境换热系数，并且通过建立锻压镦粗有限元模型并输入多个不同的预设模具换热系数，求出多个模拟终锻温度，通过与实际终锻温度的对比就能反求出更为符合实际锻造过程的模具换热系数，从而建立有针对性的、可以反映实际锻造过程的有限元仿真模型，提高仿真预测精度，保证管板锻造有限元数值仿真可以有效的指导制定工艺及生产过程。

技术领域

本发明涉及管板锻造数值仿真方法领域，尤其涉及一种管板锻造有限元数值仿真的热力学参数设定方法。

背景技术

锻造是通过对金属施加压力产生塑性变形，获得一定形状、尺寸及性能的加工方法，作为重要的金属成型方法之一，锻造可以消除金属铸态疏松等缺陷，细化微观组织，使得锻造产品具有良好的机械性能。传统的锻造工艺依赖于经验、试错或实验等方法，很容易由于设计失败造成人力物力的浪费。大型管板直径一般在到7.5米以上，锻件尺寸大，生产成本高，制造困难。

随着有限元理论及计算机技术的快速发展，使得锻造过程的数值仿真成为锻造工艺设计的重要方法。通过有限元仿真对锻压进行分析，可以得到成形中的金属流动规律、应力场、应变场等信息。然而，数值仿真结果与生产的一致性仍存在很多问题，只能在有限范围内对工艺设计提供参考。仿真结果与实际不一致，往往是边界条件设置不合理导致的。因此，为了提高仿真预测精度，达到可以指导制定工艺及生产过程的目的，必须确定符合实际生产的热力学参数。

发明内容

为解决现有的管板锻造有限元数值仿真设置的热力学参数不合理的问题，本发明提供了一种管板锻造有限元数值仿真的热力学参数设定方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种管板锻造有限元数值仿真的热力学参数设定方法，用于设定管板锻造有限元模型中坯料与外界环境之间的环境换热系数h₁、以及坯料与锻造模具之间的模具换热系数h₂；

首先在有限元仿真软件Forge内建立运送过程有限元模型，所述的运送过程的为坯料从加热结束出炉开始直到运送至压机开始进行锻压的过程，向运送过程有限元模型输入坯料的出炉温度数据和坯料的运送时间数据，然后向运送过程有限元模型分别输入多个不同的预设环境换热系数，通过有限元仿真软件Forge计算出与多个预设环境换热系数分别对应的多个模拟始锻温度，将多个模拟始锻温度分别与测量得到的实际始锻温度进行对比，选出与实际始锻温度最接近的模拟始锻温度，并将该模拟始锻温度对应的预设环境换热系数设定为运送过程有限元模型的环境换热系数h₁；

然后在有限元仿真软件Forge内建立锻压镦粗有限元模型，向锻压镦粗有限元模型输入坯料的实际始锻温度数据、坯料的初始高度数据、坯料的镦粗后高度数据、油压机的下压速度数据、以及已设定的环境换热系数h₁，然后向锻压镦粗有限元模型分别输入多个不同的预设模具换热系数，通过有限元仿真软件Forge计算出与多个预设模具换热系数分别对应的多个模拟终锻温度，将多个模拟终锻温度分别与测量得到的实际终锻温度进行对比，选出与实际终锻温度最接近的模拟终锻温度，并将该模拟终锻温度对应的预设模具换热系数设定为锻压镦粗有限元模型的模具换热系数h₂。

优选的，当计算出与多个模拟始锻温度和多个模拟终锻温度后，通过软件生成包含实际始锻温度和多个模拟始锻温度的始锻温度-预设环境换热系数柱状图，并生成包含实际终锻温度和多个模拟终锻温度的终锻温度-预设模具换热系数柱状图。

根据上述技术方案，本发明的有益效果是：