·466· 北京科技大学学，报 2000年第5期 以看出，其最大等效组合应力变为1060MPa, 形，因此整体组合应力水平进一步减小.加热圈 比无加热圈时下降10.2%，并且已基本小于扁挤 的存在使第二层中各节点均产生热膨胀变形， 压筒的许应用力，此外，第二层等效组合应力平 因此相对于无加热圈时其等效组合应力平均值 均上升约14%22%，第三和第四层等效组合应 增加了，在第三、四层中，由加热圈产生的热变 力反而分别下降约14%一20%和22%40%.最 形部分削弱了由内表面工作内压在该处所产生 大等效组合应力的位置以及第二、三、四层的应 的拉伸变形，因此在该处等效组合应力反而降 力分布状况基本未变. 低. 以上应力升降状况表明，加热圈的存在对 表1为扁挤压筒的几何尺寸保持不变，将 热挤压过程中扁挤压筒的内应力分布有较大影 装配方案改为(1.5,1.5,1.5)和(2.2,2.0,1.5)时的 响.在内层套中，由于加热圈的作用所产生的压 最大等效组合应力计算结果， 缩变形部分抵消了由工作内压产生的拉伸变 由表可知，填加装配相对过盈量，扁挤压筒 表1不同条件下内孔尺寸850mm×250mm扁挤压简内的最大等效应力 Table 1 Maximum equivalent stress of the container under different conditions Cosme/MPa 序号 相对过盈量% 装配后 S00MPa内压时热挤压（无加热圈）热挤压（带加热圈） 1 0.125,0.125,0.125 700 1590 1180 1060 2 0.15,0.15,0.15 810 1300 860 800 3 0.22,0.20,0.15 1110 1090 780 730 内装配应力水平有所提高，有助于降低其实际 的应力分布状况，并与装配应力一起削弱由工 工作时的等效应力.但过盈量过大时，在装配过 作内压在内层套所产生的应力水平. 程中扁挤压筒就可能开裂报废，所以，当工作内 (4)当工作内压为500MPa时，热挤压生产 压为500MPa时，在用本挤压简热挤压生产铝 中装配方案(2.2,2.0,1.5)可以不需要中间层加 合金整体壁板时应采用方案(2.2,2.0,1.5). 热圈.这样可以有效地节约材料，降低能源消 3结论 耗，提高经济效益。 参考文献 (1)挤压生产过程中，扁挤压筒各层内的等 效应力分布不均，最大等效应力出现在内层套 1 XIN Jianxin,ZHAO Yunlu.Stress Analysis of Multiplayer Flat Container for Extruding Aluminum Sheet with Flange 靠近内孔长轴附近. by FEM.in:Proceedings of International Symposium on (2)热应力的存在对计算扁挤压筒的等效 Strength Theory:Application,Development Prospects 应力分布影响很大，它可以有效地降低内层套 for 21st Century.Xi'an,1998.1063 的最大等效应力值.但热应力并不能改变扁挤 2王开坤，谢建新，刘静安，等，大型整体壁板用扁挤压 压筒的应力分布型式：第二、三、四层的等效应 简的温度场及热应力分析.锻压技术，2000(5)：125 力远低于扁挤压筒的许用应力，最大等效应力 3孔样谦.有限元法在传热学中的应用.北京：科学出 版社，1986 出现在内层套靠近内孔长轴附近 4吕丽萍.有限元法及其在锻压工程中的应用.西安： (3)加热圈的存在可以改变整个扁挤压筒 西北工业大学出版社，1989 Cohinined Stress Analysis of Multilayer Flat Container with Internal Hole WANG Kaikun,XIE Jianxin Material Science and Engineering School,UST Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT The stress distribution of multilayer flat container for extruding aluminum sheet with flange has been simulated by FEM under different heating condition and shrink-fitting range.The results show that the distribution of equivalent combined stress for multilayer flat container with hole size 850x250mm differs sha- rply between the container with middle heating ring and that with no middle heating ring.In the state of hot extrusion under extrusion pressure 500 MPa,the container of shrink-fitting range(2.2,2.0,1.5)can meet the strength condition of the container whether with the heating ring or not. KEY WORDS finite element method;multilayer flat container;stress analysis;thermal stress strength con- ditionl北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 以看 出 ， 其最 大等效组 合应 力变 为 ， 比无加热 圈 时下 降 ， 并 且 已基本小于 扁挤 压筒 的许应用 力 此外 ， 第 二层 等效 组 合 应力平 均 上 升 约 一 ， 第 三 和 第 四层 等 效 组 合应 力 反 而 分 别 下 降约 一 和 礴 最 大等效组 合应力 的位置 以及 第二 、 三 、 四层 的应 力 分 布状况 基本 未变 以上应 力升 降状况表 明 ， 加 热 圈的存在 对 热 挤压 过程 中扁挤压 筒 的 内应力分 布有较大影 响 在 内层 套 中 ， 由于加 热 圈 的作用 所产 生 的压 缩 变 形 部 分 抵 消 了 由 工 作 内压 产 生 的 拉 伸 变 形 ， 因 此整体组合应 力水平 进一步减小 加热 圈 的存在 使第 二 层 中各节 点均 产 生 热 膨胀变形 ， 因此相 对于 无加 热 圈时其等效组合应力平 均 值 增 加 了 在 第 三 、 四 层 中 ， 由加热 圈产 生 的热 变 形部 分 削 弱 了 由 内表面工 作 内压在 该 处所产 生 的拉伸 变形 ， 因 此在 该 处 等效组 合 应力 反而 降 低 表 为扁挤压 筒 的几 何尺 寸保 持 不 变 ， 将 装配方案改为 ， ， 和 ， ， 时的 最 大 等 效 组 合应力 计 算 结 果 由表可 知 ， 填加 装配相 对过盈量 ， 扁 挤压筒 表 不 同条件下 内孔尺寸 幼 扁挤压筒 内的最大等效应 力 叫 。 号拈 到 序号 相对过盈量机 装配后 内压时 热挤压 无加热圈 热挤压 带加热圈 ， ， ， ， ， ， 内装配应 力 水 平有所提 高 ， 有助 于 降低 其 实 际 工 作 时 的等效应力 但过 盈量过大 时 ， 在 装配过 程 中扁 挤压筒就可 能开裂报废 所 以 ， 当工 作 内 压 为 时 ， 在用 本挤压 筒热 挤压 生产 铝 合金 整 体 壁板 时应采用 方 案 ， ， 结论 的应 力 分 布状况 ， 并 与 装 配应 力 一 起 削 弱 由工 作 内压在 内层 套 所产 生 的应 力 水 平 当工 作 内压 为 时 ， 热 挤压 生 产 中装配方 案 ， ， 可 以不 需 要 中间层 加 热 圈 这样 可 以有效地节 约 材料 ， 降低 能源 消 耗 ， 提 高经 济效益 挤压 生产过程 中 ， 扁挤压筒各层 内的等 效 应 力 分布 不 均 ， 最 大 等 效 辱力 出现在 内层 套 靠 近 内孔长 轴 附近 热 应 力 的存在 对 计算扁 挤压 筒 的 等 效 应 力 分布 影 响 很 大 ， 它 可 以有 效 地 降低 内层 套 的最 大 等效应 力值 但热 应 力并 不 能改变扁挤 压 筒 的应 力 分 布 型 式 第 二 、 三 、 四层 的等 效应 力 远低 于 扁挤 压 筒 的许用 应 力 ， 最大等效应 力 出现在 内层 套靠近 内孔长轴 附近 加热 圈 的存在 可 以改变整个扁挤 压 筒 参 考 文 献 ， 、 仙 七 邵 团 。 ， ， ， 王开坤 ， 谢建新 ， 刘 静安 ， 等 大 型整 体壁板用扁挤压 筒 的温度场 及热 应 力分析 锻压技术 ， 孔样谦 有 限元法在传热 学 中的应用 北京 科学 出 版 社 ， 吕丽 萍 有 限元法及 其在锻压 工程 中的应用 西 安 西 北 工 业大 学 出版社 ， 砰还 ， 石万 五口 ， ， ， 切 盯 月七 七万 而 ， 七水币廿谊 ， ， 盯 小