基于CAE技术的铝型材挤压模具疲劳寿命仿真分析(10)

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基于ＣＡＥ技术的铝型材挤压模具疲劳寿命仿真分析

验和影响系数实验，然后选定相应的累积损伤理论和寿命预估关系来确定零件的寿命。这种方法虽然可靠，但是在设计阶段，或构件太复杂，或出于经济原因等，无论从人力、物力还是工作周期来说，都是不大可行的，并且由于工程结构、外载荷、环境等因素差异，使试验结果不具备通用性。

试验分析法是依据材料的疲劳性能，对照结构所受到的载荷历程，按分析模型来确定疲劳寿命。包含三部分内容：材料疲劳行为描述，循环载荷下结构的响应，疲劳累积损伤法则。

试验分析方法随着计算机技术和有限元分析的发展而得到了广泛应用。在产品设计阶段，设计人员借助这一方法可以比较不同方案的疲劳寿命质量的优劣，可以校核产品的疲劳寿命是否满足设计要求，还可以进行抗疲劳设计。在产品试验前，通过疲劳分析可以确定疲劳危险部位，以帮助确定疲劳试验过程中监控的关键部位。根据有限元获得的应力应变结果进行进一步的疲劳寿命设计在一些重要的工业领域的到应用。与传统的基于试验的方法相比，有限元疲劳设计能够提供零部件的表面疲劳寿命分布图，可以在设计阶段判断零部件的疲劳寿命薄弱位置，通过修改设计可以预先避免不合理的寿命分布，因此可以减少试验样机的数量，缩短产品开发周期，降低开发成本【１７，１８，１９，２０】。

用有限元计算疲劳寿命通常分为两步：第一步是根据载荷和几何结构计算应力应变。对于一个实验工程构件，通常在多个位置同时承受不同的动态载荷，构件的几何形状也往往很复杂，计算结构的动态应力应变响应，是有限元分析的主要任务。第二步是在获得应力应变响应后，结合材料性能参数，应用不同的疲劳损伤模型进行寿命计算。疲劳寿命的理论预测精度既依赖于应力应变响应的正确模拟，也依赖于损伤模型的合理使用。

１．４研究课题的确定

挤压模具技术是铝型材挤压的核心与关键技术，其设计与制造水平直接决定挤压生产水平的高低。模具寿命是评价某一挤压方法经济可行的决定因素，模具的设计与制造质量是实现挤压生产高产、优质、低耗的最重要的保证之一。由于模具寿命低而造成直接或间接的经济损失非常大，研究和生产实践证明，疲劳破坏是挤压模具失效的主要原因之一，因此对模具失效问题进行追踪，开展疲劳研究有着重要意义。

随着计算机技术的快速发展，采用有限元计算机模拟的先进技术可对模具失效和寿命问题进行广泛而深入的研究。与基于试验的传统方法相比，有限元疲劳仿真计算能够提供模具表面的疲劳寿命分布，可以在设计阶段判断模具疲劳寿命的薄弱位置，通过修改设计可以预先避免不合理的寿命分布，因而能减少试模的次数，缩短模具开发周期，降低开发成本。目前对挤压模具疲劳寿命的模拟仿真