强化研磨中喷头的改进及优化设计

在强化研磨过程中,为了能对轴承内沟道进行喷射处理,将喷头出口处设计为弯型,同时为使研磨料经过弯型喷头时能量损失最小,需设计合理的弯道半径及弯管角度。运用Pro/E建立15种不同弯道半径及弯管角度情况下的CAD模型,然后导入ANSYS数值模拟分析相同初始条件下各个喷头PROE模型的内部流场压力云图。结果表明:最优值即弯角θ=20°,弯管的曲率半径R=30 mm时能量损失最小。     

基于FLUENT模拟的熔融沉积快速成型喷头工艺参数研究

喷头是熔融沉积快速成型工艺最重要的部件之一。对喷头结构进行介绍,分析出喷头几种重要的工艺参数,进行有限元理论分析,建立喷头三维模型,用FLUENT软件对喷嘴直径为0.2、0.5、0.7 mm时的喷头结构进行分析。分析其温度场、速度场、压力场,找到不同送丝速度下的挤丝速度、压力损失、喷嘴处温度之间关系。仿真分析结果表明:在成型过程中选择合适的工艺参数,可以防止材料在喷头内堵塞,提高成形表面的表面品质。     

基于Fluent的FDM 3D打印机喷头分析与结构优化

针对熔融沉积型3D打印成型件容易出现产品精度比较差的问题,以喷头出口处流体速度为研究方向,建立喷头的流体分析有限元模型,设计田口方法,分析在加热腔长度、丝料过道长度、加热腔温度3个因素的水平组合条件下的流体速度;建立喷嘴三维模型,运用ANSYS Fluent软件对模型进行仿真分析,获得出口截面速度云图,分析出口截面速度方差,并对喷头进行结构优化设计。通过理论与实验相结合的方法,证实优化后的喷嘴有效提高了产品精度。实验结果表明:加热腔长度h_1=5 mm、丝料过道长度h_2=8 mm、加热腔温度T=240℃时,打印产品的精度最高,为喷头的结构优化提供了参考。     

一种污水灌溉喷头流道的数值模拟及结构优化

喷头是喷灌系统的重要组成部分,喷头内流道的能量损失直接影响到整个喷灌系统的喷洒质量。通过三维软件UG建立了喷头内流道的二维片体CFD模型,并以Fluent软件为平台,运用N-S方程和k-ε方程对喷头内流道的速度、压力、湍流动能等做了两相流数值模拟计算,计算结果表明:传统摇臂式喷头内流道中存在速度旋流、压力损耗与湍流动能突变等缺陷,能量损失较大。根据此仿真结果,对喷头流道的结构作了相应的优化,优化后的喷头流道速度旋流、压力损耗与湍流动能突变等缺陷得到明显的改善,能量损失减小。表明采用CFD方法能较好地模拟流道内部流动情况,为喷头流道结构的优化提供参考。     

某液压回油管路回油背压及流动特性研究

液压系统在国防工业、航空航天、工程机械、石油化工、冶金工业等领域有着广泛的应用,管路的合理设计对液压系统的效率、安全性和可靠性有着重要的影响。针对某工程液压系统的回油管路进行分析。首先考虑影响管路压力损失的3种主要因素(沿程损失、局部压力损失和重力损失),根据理论公式计算出管路压力损失;然后利用Fluent流场分析软件,针对回油管路中90°弯头、T型管接头和四通管接头的流动特性进行分析,得到3种管接头的速度云图和压力分布云图。仿真所得结论为上述3种管接头的设计和加工工艺的改进提供了参考,对实际液压系统回油管路的设计和优化具有指导意义。     

基于ANSYSCFX的一种气压式送料罐优化设计

运用ANSYS CFX软件数值模拟气压式送料罐内部的三维定常紊流流场。采用标准k－ε（2epn）紊流模型、雷诺Navier-Stokec方程和压力－速度耦合SIMPLE算法,对不同锥度的送料罐内部流场进行数值计算,揭示罐子内部紊流流动的速度、压力、速度矢量和涡流黏度的分布规律,并通过对不同锥度罐体内部流场各个物理量的对比与分析,得出气压式送料罐的最优设计数据。     

FDM 3D打印机喷头温度场分析与结构优化

针对熔融沉积型(FDM,Fused Deposition Modeling)3D打印机喷头系统在打印过程中存在打印材料提前软化和打印成型件不能及时冷却,引起打印精度差的问题,设计了一种高效简易的3D打印机喷头冷却装置。通过ANSYS fluent软件对结构优化前后的喷头和打印材料进行了热学仿真分析,得到结构优化前后喷头温度云图和打印材料的温度云图、应变云图的模拟数据。并通过实验测量出结构优化前后打印成型件的误差。结果表明:结构优化后喷头的冷却装置能够有效改善打印材料提前软化的现象,打印的成型件能够及时冷却,打印精度得到提高。     

伺服液压缸非对称静压支承结构对比仿真分析

静压支承能够实现金属间无需直接接触,以达到纯液体摩擦,大大减小两者之间的摩擦力。伺服液压缸导向套可采用静压支承来减小摩擦,提高液压缸使用寿命。但在特殊工况下,液压缸往往还受到径向偏载力,针对新型非对称静压支承结构进行了油膜性能研究。利用Fluent软件分别对传统四垫静压支承和新型非对称静压支承结构进行流场仿真,对比在不同进口压力、不同活塞杆速度、不同偏心量下的压力云图分布及其摩擦力变化。通过分析压力云图,比较两种不同静压支承结构的承载性能。仿真结果表明:新型非对称静压支承结构的摩擦力小,当活塞杆受到径向偏载时能够自适应达到平衡。     

基于FLUENT的滴灌阀的结构设计和流场分析

提出一种滴灌阀结构,详细分析其工作原理。计算了理论开启压力,建立其三维模型,并运用FLUENT完成了流场仿真分析,得到了滴灌阀流道的压力分布云图和速度分布云图。仿真结果表明:滴灌阀结构合理,满足设计性能指标要求。     

复杂摘棉气力输送系统流固耦合数值建模与流场分析

针对复杂的摘棉过程进行分析同时对气力输送系统进行数值建模。采用Fluent软件中的滑移网格与UDF来控制采棉装置中各个部分的运动并实现运动过程中的流场分析,通过网格的动态变化来模拟内部的流场变化。结果表明:运动到2.5 s、不同的出口速度时,吸力输棉装置的入口速度对采棉装置内部流场的影响较大,需要合理控制吸力输棉装置速度才能输送籽棉;同时在满足籽棉气力输送条件时出口速度最小为25 m/s时,采棉装置内部的速度和压力云图分布较为均匀;在输棉区域中,气流方向与脱棉刷方向相同的时候速度更大,有利于籽棉的输送。采棉装置数值建模和流场分析方法能够为之后的设计与优化提供参考。     

Rheo-diecasting of AZ91D magnesium alloy by taper barrel rheomoulding process

A self-developed taper barrel rheomoulding(TBR)machine was introduced,and the rheo-diecasting process was implemented by combining TBR machine with the high pressure die casting(HPDC)machine.Microstructural characteristics of the rheo-diecasting components were investigated at different rotation speeds.Flow characteristics and microstructural evolution of the semi-solid slurry during the rheo-diecasting process were analyzed and the mechanical properties of the rheo-diecasting components were studied.The experimental results show that the process is able to obtain such components in which the primaryα-Mg particles are fine,nearly spherical and uniformly distributed in the matrix.When the rotation speed of internal taper barrel is 700 r/min,the primaryα-Mg particles get a mean diameter of about 45μm and a shape factor of about 0.81.The magnesium alloy melt has complex stirring-fixed flow characteristics when flowing in TBR machine.Compared with conventional die-casing process,the rheo-diecasting process can improve the mechanical properties of components;especially,the elongation is improved by 80%.     

腐蚀对管输CO2压力损失影响分析

目的研究腐蚀对超临界和密相状态下长输CO_2管道压力损失的影响。方法假设新无缝钢管的表面粗糙度为0.1 mm,轻度腐蚀无缝钢管的表面粗糙度为0.25 mm,严重腐蚀无缝钢管的表面粗糙度为0.9 mm,结合输量、管长、环境温度等基础数据,采用HYSYS软件模拟计算腐蚀对不同粗糙度的超临界和密相状态下长输CO_2管道的压力分布,根据压力分布结果总结受粗糙度影响的压力分布规律。结果随着粗糙度的增大,超临界和密相状态下的CO_2在流动过程中的压力损失不断增大,超临界状态下的输送受粗糙度的影响大于密相状态下的输送。受高差影响后,结果发生了变化,密相状态下的压力损失大于超临界状态下的压力损失。结论表面粗糙度对不同相态下的CO_2的输送压力损失影响很大,粗糙度每增大1 mm,压降增大约9%~11.2%。在无高差的条件下,超临界状态的压力损失大于密相状态下的压力损失;受高差影响后,密相状态下的压力损失大于超临界状态下的压力损失。在实际输送管道中,密相状态下的压力损失大于超临界状态下的压力损失。     

矿用液压管接头外套与球芯冷挤压工艺

研究了采用挤压方法成形矿用液压管接头外套(C-13)和芯子(JWT-13×2)的生产工艺。包括毛坯制备,挤压力计算,挤压设备选择。研究该型号管接头芯子的冷挤压成形技术,利用设计的成形模具进行工艺实践获得成功。研究结果对实际生产过程具有一定的指导意义。     

Deposition of WC-Co Coatings by a Novel High Pressure HVOF

WC-Co coatings are primarily deposited using the high velocity oxy-fuel (HVOF) spray process. However, the decomposition and decarburization of carbides during spraying affects the wear performance and fracture toughness of the coatings. In this paper, a novel high pressure HVOF was developed to achieve lower particle temperature and higher particle velocity. It enables combustion chamber pressures up to 3.0 MPa. The influence of combustion chamber pressure and oxygen/fuel ratio on WC-Co particle velocity and temperature levels were analyzed by numerical simulation. The experimental results show that the combustion chamber pressure and the oxygen/fuel ratio have a significant influence on particle velocity and melting degree, as well as on the microstructure and microhardness of the coating. High velocity WC-Co particles in different states, i.e., molten, semi-molten, and non-molten can be readily obtained by changing the spraying conditions. A comparison to the conventional JP-5000 was also performed.     

大规格镁合金环形件新型挤压成形工艺及模具设计

针对传统工艺难以制备大规格镁合金薄壁环形件的情况,提出了一种曲母线通道连续翻转挤压成形新工艺。根据成形过程中的金属流动特性,为了避免坯料出现翘曲情况,制定了多次翻转成形工艺方案;采用主应力法对新型工艺进行力学解析;采用Deform有限元软件开展数值模拟,对成形力公式进行验证;通过正交实验,并基于变形均匀性评价因子,对成形工艺参数及模具结构参数进行优化。结果表明:考虑成形件的结构尺寸及新型工艺允许的单次变形量,确定坯料需要进行4次翻转挤压,推导出以内凹模锥度角α为自变量的扩径力公式及最大压力公式,并以α为20°、23°和25°为例,与Deform有限元模拟结果进行对比验证,误差在10%之内。最终得到新型挤压成形工艺参数为:挤压速度为1 mm·s^-1、内凹模锥度角为23°,并对所提出的新型挤压成形工艺进行了模具设计,为实现大规格镁合金薄壁环形件的短流程、低成本制造开辟了新的途径。     

Ultrasonic measurement of contact stiffness and pressure distribution on spindle–holder taper interfaces

The measurement of contact characteristics of the spindle–holder taper interface is critical for the evaluation of the performance of a machine tool spindle system. In this study, an ultrasonic method was proposed to measure the contact stiffness and pressure distribution on the taper interface. The taper interface was scanned by an ultrasound transducer, and the nominal contact area was directly estimated from the resulting ultrasonic reflection coefficient. The normal stiffness distribution was determined by the spring-damper model from the reflection coefficient. On this basis, the distributed and global radial stiffness of the taper interface was calculated by the presented theoretical formulas. Meanwhile, a calibration curve was established to convert the ultrasonic reflection to contact pressure. Based on the proposed ultrasonic method, the effects of angle fitting error and clamping force were studied. The results show that the contact area, contact pressure and contact stiffness increase with the clamping force. As the angle fitting error increases, the contact area decreases, while the pressure and stiffness at the big end of the taper interface become much larger than these at the small end. In the meantime, the global radial stiffness increases first and then decreases. This result suggests that a larger angle fit error within the permissible range is better for the global radial stiffness. Moreover, the measured results confirm that a taper joint with an angle fit error larger than +36" is not suitable for practical application, because the contact pressure at the small end is too small. To compare with the ultrasonic method, the geometrical shape profiles of the contact surfaces were constructed, and FE models were also established for contact pressure predictions. The comparison shows that the ultrasound results are consistent with the surface shape profiles and the numerical predictions. Besides, one of the taper interfaces was measured three times with the same clamping force, and the results indicate that the repeatability of the proposed method is good.     

高气压环境下脉冲MAG焊稳定性及其电弧电压补偿

统计分析了不同环境压力下脉冲MAG焊的电流电压波形和数据,探讨了其概率密度分布规律与高气压环境下焊接电弧稳定性的关系. 结果表明,随着环境压力增大,能量损失加剧,焊接过程越不稳定. 为了获得高气压环境稳定的焊接过程,采用提高电弧电压的方式来补偿电弧能量损失. 在0.3和0.5 MPa压力环境下,电弧电压分别提高3和5 V时,焊接过程可与常压环境相当. 提高电弧电压方式对高气压环境下焊接稳定性的提高具有显著的作用,该研究可为高气压环境下脉冲MAG焊参数优化匹配提供理论依据与试验基础.     

辊环-锥形套装配中加压值的确定

通过对高线悬臂式轧机辊环安装固定中锥形套的受力分析，计算了加压工具的加压值，从而避免了加压过大造成崩辊，加压过小造成松辊的问题。     

切割用等离子弧的数值分析

以转移型直流电弧等离子体切割炬为研究对象,根据局部热力学平衡假设和磁流体动力学理论构建了电弧数学模型,采用数值模拟方法分析了等离子体炬内等离子体的传热和流动特性,阴极形状、锥角、内缩量和喷嘴形状对切割气流的速度和等离子温度分布的影响.并对五种常用形状阴极和两种不同内缩量的割炬内等离子流体速度场和温度场进行了比较.从数值分析的角度验证了阴极斑点较小的阴极能产生较大的焰流速度和热量,以及内缩量的增加对电弧的压缩具有显著作用.     

铜铝复合板等通道转角挤压模具设计及数值模拟

为了深入研究通过挤压成形制备铜铝复合板的工艺方法,利用等通道转角挤压(ECAP)方法工艺与设备简单的优点,设计了一套可拆卸、可更换模具转角的实验模具方案。利用HyperXtrude对铜铝复合板的等通道转角挤压过程进行数值模拟,分别选取模具转角为0°,15°,30°,45°和60°的5组方案进行了模拟与分析,对铜铝复合板在等通道转角挤压过程中的压力、应力场张量、速度场分布进行了探讨。结果表明:转角从0°变化至60°,压力从186.1 MPa下降至141.5 MPa;当转角为45°时,金属流动速度最为均匀。