以上界限元素法估算冷擠成形壓力之研究

工業上的金屬冷擠成形加工法，具有諸多優點。但由於擠製過程，材料含有複雜的塑性流動問題，故曾有多位學者利用上界限法，來深討金屬擠製成形的問題。本文研究之主旨，在依據上界限定理，提供一種簡易的元素劃分法，將複雜的塑性流動問題予以簡化。依元素的邊界條件，分別建立各元素的近似運動學的容許速度場。然後利用最佳化理論的可撓性多面體尋求法，以決定最佳的容許速度場，進而導出應變率場，來估算各型元素因內部變形、剪應力及摩擦所損耗之總功率，而求得冷擠成形所需的沖頭壓力。本文並設計製造六種不同尺寸的模具，再以鋁為材料，施以冷擠實驗。而將所得的實驗值與電腦計算的理論值相比較，結果兩者極為接近。可見不需全靠高深的數學理論來描述材料複雜的塑性流動問題，由本文提供的元素劃分法及電腦程式，可供給工業界人士，據以求得各種成品擠製成形所需的沖頭壓力。