漂移窗型材挤压工艺数值模拟的研究

铝材以重量轻、强度高、加工性能好、可焊接、耐腐蚀和美观等良好特性，广泛应用于航空飞行器、铁道车辆、建筑漂移窗型材、民用装饰材料及包装材料中。铝型材产业在我国工业生产中占有重要位置。

目前，我国铝加工企业在挤压工艺制定和挤压模设计中，很大方面上依赖设计人员的经验，导致模具设计周期长、成本高，而且产品质量不容易得到保障。因此，须采用以成形过程模拟为基础的新技术，缩短设计周期、降低生产成本、提高产品质量。

随着计算机硬件和软件技术的速度发展，基于有限元法(FEM)与有限体积法(FVM)的数值模拟在金属挤压成形中得到广泛的应用，为实践提供了一定的理论指导。

然而，由于漂移窗型材截面形状复杂，一般都属于三维流动大变形问题，挤压成形过程较为复杂，同时由于计算机硬件和软件的限制，要实现数值模拟过程的难度较大。格外是对于薄壁(壁厚t<1.8mm)大变形(λ>60)类铝型材，有限元法和有限体积法都存在着不足之处:有限元法在计算大变形问题中有限元网格会不断的发生畸变，需要不断进行网格重划分，导致体积损失过大，模拟精度显明降低;有限体积法在计算薄壁类大变形问题中要求 Euler网格划分细致，不能对变形体局部特征部位进行网格特定处理，如果成形过程都采用该方法，使得一般计算机在计算规模和计算时间上都较难承受，如果采用较粗的网格，变形体特征部位又得不到正确的描述，导致模拟结果精度得不到保障。

研究人员针对一壁厚t=1.0mm，较大尺寸l=90mm，挤压比A=62.2的漂移窗型材的形状及变形特征，采用有限单元与有限体积相结合并采用分步算法，成功地在内存为2CB的个人台式机上进行了数值模拟，获得了该铝型材挤压过程中的材料流动速度、应力、应变与温度分布图。