PPM穿孔力与顶头形状的理论与实验研究

顶头形状设计是压力穿孔机理论研究的重要内容。减少穿孔力是相对提高穿孔机顶杆刚度，改善毛管偏心度的重要途径。根据压力穿孔过程中金属的变形特点，将变形区分成预穿孔区和穿孔延伸区。利用上限元法以最小穿孔力为目标。在穿孔延伸区中对顶头形状和变形锥长度进行了优化。确定了K0的选取原则。中间实验验证了理论分析的正确性。     

高铬和钼HRB400螺纹钢轧制过程温度场模拟

基于螺纹钢轧制过程传热机理,建立适合螺纹钢轧制过程的二维传热数学模型,得到轧件横断面温度场及轧制线方向轧件温度变化曲线.结果表明:轧件经圆孔轧制后表层温度均匀性提高；变形区热传导作用对轧件表面温度有较大影响,塑性变形对轧件心部温度和横断面平均温度有很大影响.计算结果与实测值吻合良好.     

无缝管穿孔顶头表面合金化的新技术

针对无缝管穿穿孔顶头的失效形式,提出了采用双层辉光离了渗金属技术在低合金钢顶头表面渗入Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｎｉ等合金元素,再进行离子氮化处理的新工艺,并对２０ＣｒＮｉＳｉ材质的穿孔顶头进行了表面复合处理,取得了初步结果,为进一步开展顶头的研究工作打下了良好的基础。     

中碳钢楔横轧轧制过程及组织性能研究

采用有限元方法对两种不同温度下三辊楔横轧中碳钢棒材的轧制过程进行了数值分析,分析了轧件横截面上温度及等效应变的分布规律,并通过实验研究分析测定了截面上不同位置处的显微组织及硬度分布。结果表明：轧件等效应变等值面在轧件横截面上呈环状分布,由心部向外变形程度逐渐增大;轧制过程中轧件内部存在明显的温升,大约在轧件1/2半径处温升最明显;轧件典型组织为珠光体与先共析铁素体,且从心部到表层组织逐渐变细。同时发现轧件外表层有产生脱碳,其组织为铁素体。     

摩擦提升滑动时衬垫瞬态温度场数值模拟

根据钢丝绳与衬垫间的摩擦传动方程以及摩擦提升滑动过程特性,基于热传导理论构建了衬垫瞬态温度场模型;应用积分变换法推导出衬垫温度场解析计算式．以摩擦提升超载滑动的2种工况为例,对衬垫温度场进行仿真试验,结果表明：滚筒静止时,衬垫温度随围包角增大而增大,且随相对滑速的增加而急剧升高;当滚筒转动时,衬垫温度在受热和散热循环中上升,总体温度较滚筒静止时低且较小围包角处温升滞后．摩擦热量集中在热影响表面层,其厚度仅为4mm,接触表面温度梯度最大,沿绳槽径向迅速减小;温度梯度和热影响表面层厚度随相对滑速的增大而增大;衬垫温度沿径向急剧降低且随圆心角增大而减小;并得到了2种滑动工况下衬垫失效时的相对滑速和滑动距离,为摩擦提升防滑设计提供理论依据．     

6016-T4铝合金高应变速率变形行为和本构模型

为了研究室温条件下6016-T4铝合金板材的高应变速率变形行为,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)设备进行应变速率为1 600、2 300和3 200 s^-1的压缩变形实验,建立描述材料变形行为的Johnson-Cook本构模型,应用ABAQUS软件进行热力耦合仿真模拟,研究实验过程中合金的变形和温度场变化规律.结果表明：在6016-T4铝合金板材室温高应变速率压缩变形过程中,当应变速率较高时,合金表现出负应变速率敏感性;通过Johnson-Cook本构模型计算出的数据与实验数据吻合良好;通过仿真模拟可知,合金内部的温度明显升高且分布不均匀,绝热温升对合金变形产生了一定的软化作用.     

强电场中LY12CZ合金摩擦焊缝金属变形行为研究

通过测定摩擦焊接过程参数和焊接接头的焊合区及扭转塑变区的测量,推导了电场作用下LY12CZ合金摩擦焊接过程中,初始动态再结晶的热变形条件方程式和准稳定摩擦阶段焊合区金属的塑性流动方程.结果表明随着摩擦界面温度升高、相对旋转速率降低和外加电场强度的增加,产生初始动态再结晶的临界流变应力降低;随着外加电场强度的增大,LY12CZ合金摩擦焊缝金属的应变速率敏感性指数m增大,但在本实验条件下,当电场强度E>522 V/mm时的m值有所降低;LY12CZ合金摩擦焊缝金属发生塑性变形的变形表观激活能随外加电场强度的增大而降低.     

简单断面型钢轧制变形过程三维有限元模拟

应用MARC／autoforge商用有限元软件,对方轧件在椭圆孔型中的轧制变形过程进行热力耦合模拟,研究了模拟过程中轧件温度场的分布及变化规律以及轧制力参数在轧制过程中的变化。分析计算说明,采用有限元模拟的方法可以较好地反映金属的实际变形情况。     

阶梯轴类零件楔横轧成形的变形特征

应用ANSYS/LS-DYNA建立楔横轧轧制阶梯轴的有限元模型,对轧制过程进行了模拟仿真,并分析了轧件在展宽段内应力场、应变场的分布情况以及轧件变形过程中金属的受力和流动情况。结果表明轧件所受应力表现为两拉一压状态,且轧件心部应力较大;应变表现为轧件轧细部分应变较大,应变由外层到内层逐渐减小,轧件心部应变最小。轧件两端变形,中部则基本未受影响,变形呈对称分布;轧制过程中,轧件径向压缩并轴向延伸,轧件应变最大区的位置由外部逐渐移至心部。     

基于损耗实验的电主轴温度场分析

目的分析高速电主轴温度场分布情况,为研究高速电主轴温升、热变形预测提供理论依据．方法建立高速电主轴1／4三维有限元模型,基于损耗实验计算主轴电机及轴承生热率前提下分析高速电主轴温升分布情况．通过电主轴测试系统建立温升实验,测量高速电主轴外壳不同部位温升验证有限元仿真结论．结果仿真结果表明：高速电主轴稳态温度场中转子处温度最高,温度为84．40C;高速主轴壳体最高温升出现在电主轴轴头处,温升为23℃,与实验结果相比误差为8．6％．结论通过分析温升仿真和实验得到高速主轴外壳不同部位温升不同,外壳温度变化是一个非线性变化过程,前2000s温度快速升高,2000s后温度逐步稳定．此结论为有效控制高速主轴温升,减小主轴变形及提高主轴精度提供理论基础．