变形织针热矫正工艺的研究

变形是影响织针出针率的重要因素,减小织针变形有重要意义。本文用自行设计制造的矫正夹具对热处理后的变形织针进行了热矫正。结果表明:使用新矫正夹具对变形织针的矫正效果明显优于使用原夹具;随着热矫正温度的升高,织针的硬度逐渐降低,织针变形量呈先缓慢后快速下降趋势。合适的热矫正工艺能有效减少变形,并且能使硬度满足要求。     

基于有限元数值模拟的激光包覆焊焊接变形预测与控制

在不同焊接条件下采用激光焊接器对1Cr17Ni2马氏体不锈钢薄板在27SiMn合金结构钢表面进行激光包覆焊,采用Msc. Marc软件在相同条件下对激光焊接结果进行模拟计算。对比有限元数值模拟结果与实验数据可知,Marc有限元软件能够较为准确地预测焊接模拟的走向,可根据模拟结果对材料进行预处理以减少焊后应力。在激光功率为400 W、焊接速度0.8 m/min条件下,在实验和模拟中利用夹具对板材进行刚性位移约束,焊件变形量分别减少了95.3%和95.9%。同时通过预应力法对焊接变形进行模拟矫正,在800 N拉力下,板材变形量减少了29.3%。试验结果证明,采用刚性固定法和预应力法可以有效地减少焊接变形量。     

拨叉加工弹塑性变形矫正技术研究与分析

针对拨叉在加工过程中所产生的弹塑性变形问题,提出利用动头的超声振动运动对拨叉的加工弹塑性变形进行矫正。首先,利用弹塑性理论对拨叉的变形机理进行分析,并通过有限元仿真得出了拨叉的弹塑性变形规律曲线。然后,采用二分法计算拨叉变形矫正参数,并获得了拨叉弹塑性变形矫正的规律性曲线,建立了拨叉变形矫正的数学模型;提出了超声振动矫形的方法,并对超声振动系统进行了设计,利用ANSYS Workbench对超声振动系统进行模态仿真分析,得出系统最佳工作频率为20 kHz。最后,对振动矫形系统的矫形效果进行了分析,验证了振动矫形方法的可行性与合理性。     

立式摩擦焊机钢爪夹具的有限元数值模拟与优化

以顶锻力为3500 kN的连续驱动立式摩擦焊机钢爪夹具作为研究对象,在对摩擦焊机钢爪夹具参数设计的基础上,实现了CAD/CAE的联合数值模拟及多目标优化。以夹具的质量、最大变形量和应力为优化目标,通过灵敏度分析,建立了夹具的二阶响应面模型,得到优化方案。利用正交试验对优化结果的有效性进行验证,试验表明优化结果与正交试验结果趋势一致。优化后的钢爪夹具质量变化不大,最大变形量和最大应力降幅明显。该优化方法具有较高的优化效率,优化效果显著。     

DP600/AZ31无匙孔搅拌摩擦点焊轴肩下压量对接头性能的影响

根据无匙孔搅拌摩擦点焊焊接过程的特点,建立了简化的热输入数值模型,利用有限元分析软件ANSYS模拟出1mm DP600镀锌钢板和2mm AZ31镁合金板搭接无匙孔搅拌摩擦点焊过程中的温度场,进而耦合得到不同轴肩下压量下焊接材料的应力场及变形量;通过对比分析不同轴肩下压量下接头横截面处宏观形貌的模拟结果与试验结果,总结得到接头界面迁移量的演变规律及其对接头力学性能的影响,从而为后续工艺试验参数的选取提供了科学依据。     

大型重载复杂轮廓真空室领圈焊接变形控制

窗口领圈是聚变堆真空室的关键部件,在与真空室窗口颈管焊接成一体后不能整体加工矫形,所以对窗口领圈制造精度和质量要求很高. 为获得较高的制造精度,采用相对于其它熔焊变形量较小、精度较高的电子束焊接对CFETR窗口领圈进行拼焊,根据固有应变理论计算出焊接的固有应变量导入软件,模拟窗口领圈在不使用夹具约束时四种拼焊方案的焊接变形情况,确定最优的焊接顺序和夹具约束方案,再对使用夹具约束时窗口领圈的焊接变形进行计算模拟. 结果表明,窗口领圈采用不同的焊接顺序,变形量也各不相同,夹具约束能有效减小焊接变形. 其结果为窗口领圈的实际拼焊过程提供了参考.     

Cr9Mo钢热压缩试验结果的标定及验证

在Gleeble 1500D热模拟机上进行了Cr 9Mo钢的热压缩试验。通过对变形前后试样轮廓尺寸的定量分析发现,仅考虑摩擦的影响来进行试验结果的标定是不充分的,标定结果存在较大误差,因为试样上温度梯度的影响不可忽略。使用平均摩擦系数和试验中监测的温度梯度参数,通过有限元软件模拟不同变形条件下的热压缩过程,进而使用迭代法标定了试验结果。对物理试验和有限元数值模拟的结果比较证明,在进行热压缩试验数据标定时,同时考虑摩擦和温度梯度两个因素,可取得较高精度的结果。     

基于弹性反变形法的连接杆焊接变形控制

基于热-机耦合热弹塑性有限元理论,利用MARC有限元分析软件对连接杆的焊接变形进行数值模拟,并进行焊接试验. 将数值模拟结果与试验结果进行比较,两者基本吻合,误差仅为4.8%,验证了有限元模型建立的准确性. 在此基础上,自行设计了弹性反变形工装. 对有反变形工装的连接杆进行数值模拟,并将最佳工艺参数应用于试验中,得到了理想的焊接样件. 结果表明,当未采用反变形工装时,连接杆的最大焊接变形量为9.85 mm;当采用反变形工装且中间和两侧弯环的下压量分别为7,4 mm时,最大的焊接变形量减小至1.73 mm,降低了82.4%,有效的控制了焊接变形.     

10CrSiNiCu船体钢焊接变形的数值模拟

针对10CrSiNiCu船体钢板焊接过程比较复杂,变形不易控制的现实,利用ANSYS软件对焊接过程进行了有限元模拟。通过编写APDL程序,实现了基于生死单元模拟的焊接有限元计算,得到了不同焊接工艺参数条件下模拟变形的计算结果,并与试验对比,两者焊接变形差异较小,表明焊接模拟变形能较好的反映实际变形。     

1OCrSiNiCu船体钢焊接变形的数值模拟

针对IOCrSiNiCu船体钢板焊接过程比较复杂,变形不易控制的现实,利用ANSYS软件对焊接过程进行了有限元模拟.通过编写APDL程序,实现了基于生死单元模拟的焊接有限元计算,得到了不同焊接工艺参数条件下模拟变形的计算结果,并与试验对比,两者焊接变形差异较小,表明焊接模拟变形能较好的反映实际变形.     

TA15钛合金热挤压过程中金属变形行为及组织分析

运用MSC.Marc有限元软件对TA15钛合金热挤压变形过程进行有限元模拟,得到热挤压成形过程中应力场和应变场分布情况。对有限元模拟所得到的应力、应变数据进行后处理,利用应力偏量不变量J2进行变形分区,采用罗德系数对塑性区内材料的应变类型进行划分。结合有限元模拟结果以及变形分区和变形类型的划分,对热挤压实验后的试样进行组织取样,在不同温度条件下对试样进行微观组织观察,分析微观组织的演化规律,这对于分析金属挤压成形问题及其在实际中的应用具有重要意义。     

汽车发电机定子焊接变形矫正连续虚拟分析

采用非线性软件Marc中的REZONE MESH功能实现汽车发电机定子焊接变形有限元模型的传递以及INITIAL CONDITION功能实现焊接残余应力等结果变量的遗传,同时使用软件中的刚体接触功能实现凸、凹模具对焊接变形的矫正作用,对SPCC材料汽车发电机定子铁芯的焊接变形矫正技术进行了数值模拟计算,成功实现了多个生产工序连续工作的虚拟加工过程数值模拟.试验测量结果表明,对汽车发电机定子铁芯焊接矫形工艺的连续虚拟分析准确可靠.因此,模拟结果可以为汽车新式发电机定子生产过程的矫圆工序及凸、凹模具尺寸制定提供参考数据,缩短了生产过程的准备周期,避免了大量试验所造成的浪费.     

基于包辛格效应的变形拨叉超声振动矫正分析

针对当前拨叉加工变形大多采用人工矫正的现状,提出了采用锤头的超声振动运动对拨叉加工变形进行矫正。首先,分析了人工矫形的特点,将其矫形过程等效为非连续接触的冲击矫正,并建立了相应的矫正模型;然后,结合超声振动矫正循环拉压的特点,将其矫形过程等效为具有超声振动的连续接触拉压矫正,并利用具有包辛格效应的混合强化模型,建立了拨叉加工变形超声振动矫正模型;最后,分别利用LS-DYNA和ANSYS对人工矫形模型和超声振动矫正模型进行比较分析。结果表明,超声振动矫正可以较大程度地降低拨叉的残余应力,验证了振动矫形方法的可行性。     

焊接顺序对大型薄板装甲钢结构焊接变形的影响

基于有限元软件SYSWELD建立了大型薄板装甲钢结构的焊接有限元模型,采用Local-Global方法研究了焊接顺序对薄板结构焊接变形的影响. 通过对比焊缝截面宏观形貌,利用SYSWELD热源拟合工具,建立了适合现场焊接工艺的双椭球热源模型. 采用热弹塑性有限元法分析了T形和对接接头的焊接过程,获得了局部塑性应变和焊缝刚度,进而模拟了不同焊接顺序下薄板结构变形情况. 结果表明,现场焊接顺序下结构中部薄板焊接变形严重,最大变形量为9.6 mm,模拟结果与试验结果吻合较好;采用优化的焊接顺序,可有效控制薄板焊接变形,最大变形量可减小75%.     

箱型梁焊接变形和应力三维数值模拟

利用有限元分析手段模拟箱型梁结构吊臂的焊接过程,得到吊臂的焊后变形和残余应力分布,采用Metra SCAN激光扫描和盲孔法进行试验验证。结果表明:整体变形趋势为向内收缩,焊缝位置附近上翘变形,峰值位置位于起收弧位置,最大变形量1.66 mm;焊缝位置附近残余应力大,应力峰值为459.9 MPa。模拟结果与试验结果误差控制在0.5 mm以内,仿真结果与盲孔法测量结果吻合较好,误差为26.1%,满足工程应用要求,证明了模拟结果的准确性。     

液力变矩器焊接工艺参数的计算机优化

液力变矩器是轿车上广泛采用的重要零部件,必须保证产品焊接后的尺寸精度;焊后需要进行疲劳试验以考核焊缝的强度。随着计算机技术和焊接数值模拟的发展,预测复杂结构的焊接变形在实际生产中发挥着越来越重要的作用。本文主要利用热弹塑性有限元方法和残余塑变有限元方法,建立了液力变矩器焊接变形和焊接残余应力的三维模型,预测了液力变矩器地不同工艺参数下的焊接变形和焊接残余应力,并模拟了疲劳试验载荷下的应力分布状态等,分析结果与实测结果较好地吻合,根据分析结果,提出了合理的焊接方法与工艺参数,为焊接工件和夹具的设计与加工等提供了重要依据。     

低碳钢薄板单道堆焊焊接变形的数值模拟

基于ABAQUS有限元分析软件,开发了考虑移动热源、材料非线性和几何非线性的热-弹-塑性有限元计算方法.利用所开发的数值方法对薄板单道堆焊时的焊接残余应力和变形进行了模拟.同时采用试验方法测量了薄板接头的焊接变形和残余应力.通过对比数值模拟结果和试验结果,验证了所开发方法的有效性.在同时考虑几何非线性与材料非线性的情况下,有限元计算得到的焊接变形结果与实测值一致;计算得到的焊接残余应力也与实测值比较吻合.此外利用数值模拟方法详细研究了薄板焊接变形的特点和残余应力的分布特征.     

Al-Mg-Sc合金板激光冲击成形的试验研究与有限元分析

利用高功率钕玻璃激光器对Al-Mg-Sc合金板进行了激光冲击成形试验研究,用Taylor Hobson三坐标表面轮廓测量机测量了冲击后板料的变形量.对激光冲击成形过程建立了有限元分析模型,采用非线性商用有限元软件MSC.Marc对激光冲击载荷下Al-Mg-Sc合金板料成形过程进行了成功模拟.试验与仿真结果表明,随着激光能量的增加,板料激光冲击成形的变形量增大,在激光能量不变的条件下,当凹模约束孔径增大时,板料的变形量随之增大,板料的变形量沿半径方向随着冲击波压力的变化呈现高斯分布.     

船用薄板焊接接头残余变形有限元模拟

运用热弹塑性有限元法,对不同焊接工艺条件下板厚6 mm的AH36钢薄板焊接接头残余变形进行了有限元模拟研究.结果表明,使用不同的焊接方法,纵向挠曲变形和角变形量发生显著变化,采用单一CO2气体保护焊,焊接残余变形量较小;采用CO2气体保护焊+埋弧焊的混合焊方法,焊接残余变形量有所增大;在焊缝背面施加雾化水冷,可以有效控制焊接残余变形,尤其对于控制采用单一CO2气体保护焊的角变形成效显著.为了验证有限元模拟结果的准确性,采用与有限元模拟完全相同的工艺条件对AH36钢薄板进行了焊接残余变形试验,试验结果与数值模拟结论存在一定误差,但基本变化趋势一致,表明采用有限元模拟技术可以预测AH36钢薄板焊接残余变形.     

圆柱螺旋齿轮热精锻过程齿变形规律的研究

圆柱螺旋齿轮锻造成形过程中存在成形载荷大、齿形角隅部分充填不满等问题。本文利用Deform-3D软件建立了圆柱螺旋齿轮热精锻的传热-变形耦合有限元模型,通过软件的flow-net功能在选定的特征截面上绘制标记线,得到了不同成形阶段不同位置的网格变形规律。从轴向、周向、径向反映了齿形变形流动规律,利用坐标网格试验对模拟分析结果进行了验证。结果表明试验结果与模拟结果一致性较好。