钢管斜轧穿孔过程的三维有限元数值模拟及分析

本文以某厂狄舍尔(D iescher)穿孔机为研究对象,应用DEFORM-3D非线性有限元分析软件对实心圆坯二辊斜轧穿孔过程进行了三维热力耦合数值模拟,通过分析圆坯的应力应变场和温度场及顶头穿孔过程中的温度场分布特征,得出管坯最大应力、应变、温度最高处位于管坯与轧辊、导盘接触区。顶头轴向温度梯度明显,头部温度最高。为改善顶头的工作环境和提高其使用寿命提供了理论依据。     

薄壁钛管差温剪切弯曲热力耦合有限元模型

基于ABAQUS软件环境下的动力显式热力耦合分析模块,建立了TA2薄壁钛管差温剪切弯曲过程模拟三维弹塑性热力耦合有限元模型,讨论了材料模型、热边界条件、单元类型和尺寸、质量放大等有限元建模关键问题,实验验证了有限元模型的可靠性.结果表明:(1)从有限元模型计算的精度和效率考虑,质量放大因子为10000是合理的;(2)单元尺寸越小,热力耦合实体单元模拟管材直线段传力区的温度越低,单元尺寸≤1.0 mm× 1.0 mm的热力耦合壳单元模拟管材温度场的分布达到稳定;(3)与热力耦合实体单元相比,采用1.0 mm ×1.0 mm热力耦合壳单元模拟的管材厚向应变分布更接近于实验结果.     

钢管斜轧过程应力应变与温度耦合模拟分析

采用有限元方法将轧制过程轧件的应力应变与温度状态进行耦合计算，使有限元对斜轧过程的模拟更加准确。为轧辊和顶头磨损分析提供了依据。经轧辊与顶头实测结果分析，说明计算结果是可靠的。轧件在入口和出口的计算与实测温度平均值符合较好。     

重型燃机叶片锻造过程的三维热力耦合有限元模拟

利用热力耦合刚粘塑性有限元法,对某重型燃机叶片的多工步锻造过程进行了数值模拟研究。通过有限元数值模拟,分析了锻造过程中的金属流线分布,得到了温度场、应力应变场等热力参数的场量分布,从而揭示了叶片锻造的变形机理。实际锻造工艺试验与数值模拟结果吻合较好,从而验证了热力耦合有限元模型的可靠性。该研究对掌握叶片锻造变形规律具有重要意义,为叶片锻造工艺的优化设计提供了参考。     

Ti-15-3合金反挤成形的热力耦合数值模拟

针对新型亚稳定 β型钛合金———Ti 15 3合金 ,将物理模拟与数值模拟相结合 ,采用 3维热力耦合刚粘塑性有限元模型与 3层向后传播的人工神经网络模型相结合的方法 ,开发了一个相应的有限元数值模拟系统 ,对Ti 15 3合金筒形件的热反挤成形过程进行了数值模拟。模拟结果与试验结果吻合较好 ,说明本文的热力耦合理论分析、流变应力的神经网络预测模型以及所开发的数值模拟系统是可靠的。该模拟结果为建立Ti 15 3合金热反挤成形过程中显微组织预测模型奠定了良好的基础     

GH4169惯性摩擦焊接过程动态再结晶组织演化的数值模拟

利用MSC.Marc的热力耦合弹塑性有限元模拟技术,建立了GH4169环形件惯性摩擦焊接过程的二维热力耦合有限元模型。考虑到惯性摩擦焊接过程中的温度变化,采用叠加原理对Na Y S建立的GH4169动态再结晶数学模型进行调整。借助MSC.Marc二次开发,将动态再结晶数学模型和有限元模型相结合,对惯性摩擦焊接过程中GH4169合金的动态再结晶组织演化进行数值模拟,得到了焊接过程中的动态再结晶分数和平均晶粒尺寸分布。对接头的宏观形貌和焊缝区的微观组织进行观察分析,发现模拟结果与实验结果吻合较好。     

闪光对焊闪光过程温度场分布的数值模拟

对研究闪光对焊闪光阶段焊件的温度场分布，建立了轴对称有限元模型。提出了闪光对焊过程中电热耦合作用的模拟方法。数值分析结果与试验结果吻合良好。该模型为选择和优化闪光对焊焊接参数以及为闪光对焊过程顶锻阶段的热力耦合过程的模拟提供了有效的分析手段。     

汽车铝合金板激光焊接热力耦合仿真及其验证

应用Prandtl-Ruess流动法则理论,建立热力耦合的理论模型,采用ANSYS有限元软件对汽车车身结构中铝合金薄板的激光焊接进行热力耦合分析,最后对模拟结果进行验证,从而说明仿真的正确性。     

35Cr2Ni4MoA高强钢摩擦焊接头热力耦合有限元分析

采用热力耦合有限元分析方法,由焊件材料的性能参数及焊接工艺参数建立了二维轴对称粘塑性热力耦合有限元模型,对35Cr2Ni4MoA材料环形工件的连续驱动摩擦焊过程进行了模拟,得到并分析了温度场、应力应变场以及轴向缩短量的变化规律.测量了实际焊件的轴向缩短量和飞边形状,并与计算结果进行了对比,结果表明,利用该模型得到的摩擦焊接头飞边形状和轴向缩短量的计算结果和试验结果吻合较好.建立的有限元模型有助于制定合理的焊接工艺参数.     

高强铝合金薄板搅拌摩擦焊残余应力及变形的热力耦合模拟

针对航空领域中常用的7B04高强铝合金,基于剪切摩擦生热理论,建立了适用于薄板搅拌摩擦焊(FSW)过程的自适应热源模型,利用有限元软件MSC.Marc建立了FSW过程的热力耦合有限元模型,并通过子程序二次开发,将建立的热源模型载入到有限元模型中,对7B04铝合金薄板的FSW过程进行瞬态热力耦合模拟。预测并分析了FSW过程中铝合金板材内部的温度分布与演化、焊接接头附近区域的残余应力分布及板材的最终变形情况,通过开展FSW工艺试验从温度场和残余应力两方面对模型的可靠性和模拟结果的准确性进行了验证。此外,利用经过验证的有限元模型对搅拌头机械载荷在残余应力和变形中的影响作用进行了深入分析。     

焊接热力耦合仿真热边界条件研究

热边界条件定义是焊接热力耦合仿真前处理设置的重要环节,直接影响到仿真结果的准确性,尤其是对于铝合金类高导热材料焊接仿真而言。本文研究了焊接热力耦合仿真热边界条件的定义方法,通过实验与仿真,对温度场和残余应力分布模拟结果的影响因素进行了探讨。     

某管路分离机构稳态数值模拟与试验

为了研究管路分离机构在稳态流动状态下的流阻和液动力,运用Fluent软件对分离机构内部流场进行数值模拟研究,并使用试验对模拟结果进行验证。建立管路分离机构以及考虑压缩弹簧的流域物理模型,通过分离机构的压力、速度矢量和湍动能的分布情况,分析了介质在插头与插座之间合理的流动方向;在此基础上详细研究了插头在不同入口速度下的特性流阻。分析结果表明:流体介质从插座流向插头的流动方式较为合理;插头的流阻特性随流体入口速度的增加而不断变大,且增加的速率在逐渐加快。最后对插头的流阻特性情况进行了试验,其试验值与数值模拟值的误差在5%以内,说明该数值模拟结果正确反映了管路分离机构内部的流程特性,为确定流体的入口速度以及机构的优化方案提供了参考。     

Thermo-mechanical-metallurgical model to predict geometrical distortions of rings during cooling phase after ring rolling operations

The paper presents a validated numerical model able to predict geometrical distortions of rings during cooling phase after hot ring rolling operations. The model is capable to take into account the effects of all the phenomena resulting from the coupling of thermal, mechanical and metallurgical events. As simulation results strongly depend on the accuracy of input data, physical simulation experiments on real-material samples are developed and carried out to characterize material behaviour during phase transformation.The numerical model is then validated by an industrial case proving its effectiveness in predicting final ring distortions at room temperature.     

金属凹模中半埋藏环形裂纹电磁热止裂的数值模拟

采用有限元方法研究了带半埋藏环形裂纹的Cr12MoV圆筒形凹模的电磁热止裂问题 ,建立了超强脉冲电流放电瞬间 ,环形裂纹尖端附近电场、温度场和热应力场的藕合关系。数值模拟分成热—电藕合 (焦耳热问题 )和热—机械藕合两个过程来实现 ,通过数值解析轴对称模型 ,给出了脉冲放电瞬间Cr12MoV凹模中电流—温度—热应力的求解过程 ,得到了脉冲放电瞬间带半埋藏环形裂纹凹模的温度场和热应力场。     

一种基于斜连轧穿孔顶头装卸机构

针对金属斜连轧实验机组的穿孔顶头在结束穿轧后如何安全、高效地进行更换的问题,在不影响管材轧制效率的前提下,设计开发了一套可实现离线拆装顶头的机构以满足顶头的更换需求.在高轧制轴向力和高轧制温度等复杂工况下,对顶头、芯棒螺纹联接体产生较大的螺纹预紧力.根据使用情况将装卸工作分为拧紧过程和松退过程,阐述两种过程的工作特点和...     

热轧钢板超快冷过程的热力耦合数值分析

本文基于ANSYS有限元软件建立了热轧钢板超快冷过程热力耦合数值分析二维模型,对超快冷过程钢板厚度方向温度和热应力的分布进行了数值模拟,分析了超快冷条件下初始温度、板厚、碳含量及表面换热系数对钢板温度和热应力的影响。     

大型煤气调节阀流固耦合分析

根据循环发电工程中大型煤气压力调节阀的实际结构和工作条件,建立调节阀流固耦合系统动力学模型,对调节阀中流体与阀芯的流固耦合问题进行研究。分析不同开度下流固耦合对流体速度和漩涡形成的影响,探讨在大流量煤气压力作用下的阀芯和阀杆的等效应力分布以及变形情况,揭示流固耦合对流场作用于阀芯压力的影响。从流固耦合问题出发研究大型煤气压力调节阀,实现调节阀在流固耦合作用下的结构优化设计,对于提高我国大型调节阀的设计研究水平,具有重要的生产实际意义。     

电子束选区熔化热行为数值模拟的研究现状

电子束选区熔化成型件经历了复杂热历史,从而产生多尺度微观结构,热历史数据对于分析微观组织形成有重大作用。复杂的微熔池冶金行为导致温度-时间-空间数据难以通过实验手段获得,数值模拟技术作为一种新的技术手段,为解决该问题提供了新思路。本文从温度场数学理论基础、仿真流程、热-力耦合模拟、熔池热力学模拟、及热缺陷机制几个方面综述了电子束选区熔化热行为数值模拟的研究现状,对电子束选区熔化热行为数值模拟存在的挑战和未来前景展开了论述。     

无缝钢管穿管过程动态再结晶晶粒变化规律

采用热/力模拟技术研究33Mn2V钢在不同变形速率、变形温度条件下的动态再结晶晶粒尺寸模型。利用有限元软件MSC.Marc/AutoForge3.1,并采用二维热力耦合的刚塑性有限元法,研究了33Mn2V钢穿管过程中管件内部动态再结晶晶粒尺寸的变化及分布情况。模拟结果表明,荒管管壁的动态再结晶晶粒大小在穿管过程中是时刻变化,而且是在一个基准范围内变化的,这个基准的动态再结晶晶粒尺寸应最终成为荒管管壁内的基本动态再结晶晶粒尺寸。模拟结果经实验验证说明,该模拟分析方法和模拟结果,能够满足研究工作和工艺优化工作的基本要求。