基于ANSYS/LS-DYNA的楔横轧应力应变分析

通过ANSYS/ LS-DYNA有限元分析软件,对楔横轧轴类件的成型过程进行数值模拟,分析楔横轧轴类件轧制过程的应力应变规律,并对各轴向应力应变进行比较,阐明楔横轧轴类件的变形特征,得到轴类零件轧制过程中轧件内部的应变场、轧件表面变形形状等信息,可为其他零件轧制成形机理及变形规律的研究提供理论依据和参考.     

基于同位起楔楔横轧非对称轴类件热力耦合有限元模拟

变形温度、应变、应变速率的变化是控制金属微观组织和力学性能的基础.在有限元软件Deform3D平台上,基于三维刚塑性大变形热力耦合有限元理论,对同位起楔的楔横轧非对称轴类件成形过程进行了数值模拟,得到了轧制过程中温度、应变及应变速率各场量.结果改善了楔横轧非对称轴类件内部微观组织,为提高零件的综合力学性能提供理论依据.     

楔横轧非对称轴类件有限元模型分析

楔横轧单件轧制非对称轴类件存在轴向力和切向力不平衡问题。在楔横轧非对称轧制中,不平衡轴向力和切向力的测量是解决轧件轴向窜动和轧件扭曲等问题的关键。文章采用DEFORM-3D有限元软件,利用模具分割方法建立的模型得到了不平衡轴向力和切向力。该方法建立的有限元模型,为研究楔横轧各个变形区的成形特征奠定了基础,对进一步研究楔横轧理论具有积极意义。     

凸轮轴楔横轧成形仿真与应力应变分析

提出了一种凸轮轴楔横轧成形新工艺,得出了楔横轧成形凸轮轴轧辊的辊形曲线和轧齐曲线.利用三维有限元软件DEFORM-3D对凸轮轴成形进行了数值模拟,在模拟轧制过程中,轧辊楔面排料的同时轧件上的凸轮轮廓也被轧辊上的凸轮凹槽逐渐轧制生成,并且逐渐被轧齐,得出轧件应力、应变场在凸轮顶端和芯部较小,在与轧辊楔面接触处最大,呈非对称分布的特点.模拟结果表明,用楔横轧工艺轧制凸轮轴是完全可行的.     

凸轮轴板式楔横轧精确成形过程仿真

利用板式楔横轧加工工艺精确轧制凸轮轴,简述了凸轮轴板式楔横轧精确成形的原理;利用DEFORM-3D软件,采用三维刚-塑性有限元法对凸轮轴板式楔横轧轧制的数值模型进行模拟仿真,得到了较为理想的凸轮成形结果;分析了凸轮体在轧制过程中的应变分布状态,得出了轧件的金属流动为轴向螺旋式.模拟结果表明:利用带有特殊曲面的板式楔横轧模具精确成形凸轮轴是可行的.     

渐开线直齿齿轮轴楔横轧三维有限元模拟分析

由于楔横轧的零件力学性能优良,广泛用于轧制普通轴.但是轧制齿轮轴的研究几乎空白.提出了齿轮范成法加工原理应用于楔横轧技术中而成形齿轮轴的工艺理论.使用DEFORM-3D有限元软件模拟了楔横轧轧制渐开线直齿齿轮轴成形过程,获得了轧件的塑性等效应变、轧制力能、轮齿成形效果,分析了数值模拟结果.     

细长轴楔横轧模具设计及仿真实验

细长、锥形阶梯轴类大断面收缩率零件(断面收缩率>75%)成形,是楔横轧新技术较特殊的一种成形形式,具有广阔的应用前景,其在成形建筑用材、汽车关键轴类零件等起着不可替代的作用。基于目前对细长、锥形阶梯轴的研究尚不多见,对其成形规律、缺陷的产生机理也缺少了解,该文根据细长轴的几何特殊性,进行了相应的模具设计和布楔设计;基于DEFORM有限元平台,对轧制全过程进行模拟,得到了各模具参数对应力应变的影响变化规律,并利用遗传算法对模具进行了多目标优化设计。     

三辊楔横轧等内径空心件成形机理的实验研究

对三辊楔横轧等内径空心件复杂变形特性开展了实验研究,通过有限元仿真,分析了三维变形状态下轧件内部应力、应变场的全部信息和材料的流动规律,准确把握了在变形过程中应变、应力的分布规律.同时进行了实验轧制,得到了等内径空心件.     

楔横轧多楔成形等直径轴类件内部疏松的理论与实验研究

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,对楔横轧多楔成形等直径轴进行了数值模拟与分析。根据轧制过程中特征点的应力变化规律,确定了楔横轧多楔轧件内部容易发生疏松的位置是在靠近外楔起楔的中心区域,并分析了多楔轧件内部出现疏松的原因。通过轧制实验对轧件内部疏松进行了研究,实验结果和模拟结果吻合。研究结果为楔横轧多楔精密成形长轴类零件时减少轧件内部疏松提供了理论指导。     

不均匀温度场楔横轧棒材的组织与性能

用FEM方法对不均匀温度场三辊楔横轧棒材的轧制过程进行了数值分析,分析了轧后轧件径向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力学性能。结果表明:不均匀温度场三辊楔横轧棒材轧后温度场与等效应变在轧件径向截面上成环形分布,且心部温度高变形量小,由心部向外温度逐渐降低变形程度逐渐增大。轧后轧件径向截面上不同位置处组织及性能存在一定的差别。轧件心部为珠光体与先共析铁素体组织,外层边缘为球化渗碳体与铁素体组织。     

楔横轧二次楔轧制内部孔腔产生原因分析

针对楔横轧二次楔轧制比单次楔轧制更容易产生内部缺陷的事实,通过在H630轧机上实验轧制进行了验证。并利用有限元法比较二次轧制与一次轧制的轧件的应力特点,分析楔横轧轧件的内部应力应变场及其历史演变过程。解释了楔横轧二次楔轧制容易产生内部孔腔缺陷原因是相对于单次楔轧制二次轧制受的横向拉应力、最大剪应力和最大剪应变值较大,交变次数较大;轧件在二次楔轧制时的塑性降低,应力和应变增大。     

带有锥台及沟槽钢芯温楔横轧成形分析

采用楔横轧工艺,用温轧轧制钢芯,并对其成形过程进行研究。根据零件的成形特点,采用UG软件设计楔横轧不同工艺参数需要的模具,采用Deform软件模拟成形过程,从中选出最佳的工艺参数,并分析该工艺参数下钢芯大弧体不同成形阶段径向截面等效应力、等效应变及轴向截面等效应力、等效应变,最后通过实验轧制出产品。结果表明:成形角、展宽角等工艺参数对轧件外形及心部质量有很大影响;采用合理的楔横轧工艺参数可以轧制出心部无缺陷的合格产品;轧件的等效应力及等效应变均存在一定的规律,且最大值均在合理的范围内。     

楔横轧轧制螺纹轴应力状态研究

提供了楔横轧轧制螺旋轴类件模型,并通过DEFORM-3D有限元软件模拟了楔横轧轧制梯形齿形截面螺旋轴类件的成形过程,对轧件成形过程中两个重要变形阶段(成形段和精整段)的应力分布及变化规律进行详细分析.得到了轧制过程工件内部不会出现心部疏松等缺陷的结论,该应力变化规律为楔横轧轧制螺旋件的深入研究提供了理论依据.     

空心件带芯棒轧制与空心轧制成形过程的比较分析

对三辊楔横轧空心件带芯棒与空心轧制的复杂变形特性开展了实验研究,通过有限元仿真,比较分析了带芯棒与空心轧制时轧件的内部应力、应变场以及晶粒尺寸,分析表明,带芯棒轧制时不仅可以得到了等内径空心件,而且晶粒细化更能满足轴类零件的力学性能需要。     

楔横轧铝合金轴类件的有限元模拟分析

为了研究铝合金轴类件楔横轧的变形机理,通过三维塑性有限元软件对它的成形过程进行了数值模拟,获得了楔横轧变形过程中的金属流动行为、应力分布、应变分布,以及轧制力与接触面积的变化曲线。结果表明,在成形过程中,轧件表面金属流动快,心部金属流动慢;应力先迅速增大到最大值后逐渐减小,以均匀的循环应力展宽轧件,结束时迅速降为零;随楔入深度的增加,应变迅速增大到最大值后,增加速率减缓;轧制力随轧件与模具接触面积的增大而增大,展宽时呈波浪状上下波动,轧制结束时降为零。结果能为探索铝合金轴类件楔横轧成形提供借鉴。     

楔横轧变形过程中轧件内部金属流动的规律

应用DEFORM-3D有限元数值模拟软件,以楔横轧理论为基础,通过对楔横轧变形过程进行三维数值模拟研究,得到了反映轧件内部变形规律的速度场和位移场,以及轧件内部应力应变状态,并研究了不同变形量下轧件内部各主应力应变状态及主应力方向的特征及变化规律,深入地分析了生产中轧件端部产生凹心和变形区前沿的局部隆起现象。     

楔横轧工艺成形阶梯轴类件时轧件表面缺陷形成条件分析

依据文献 [4]的模拟实验结果 ,拟定了楔横轧工艺成形阶梯轴类件时轧件表面出现表面缺陷 (蛇皮状或鱼鳞状缺陷 )时的金属流动速度场。以此为基础 ,并借助于上限原理和最小能量原理 ,获得了楔横轧成形阶梯轴时轧件表面缺陷形成的必要条件。同时 ,研究了表面缺陷产生与变形程度、摩擦因数及模具整形段相对长度的关系。从而为估测楔横轧成形阶梯轴类件时轧件表面是否会产生缺陷提供理论指导。     

楔横轧工艺参数对空心轴轧制成形的影响

为更好地设计空心轴楔横轧成形工艺的工艺参数,研究了空心轴件在楔横轧成形工艺中各工艺参数对空心轴件成形轧制力、工件应力场和应变场的影响。建立空心轴楔横轧成形工艺的有限元法模拟模型,对不同工艺参数下的成形工艺进行模拟。依据有限元模拟结果分析了不同工艺参数对成形结果的影响,为空心轴件楔横轧成形工艺参数的设计提供理论依据。     

楔横轧大断面收缩率一次楔成形轧件心部质量规律及原因

为确定楔横轧大断面收缩率一次楔成形工艺心部质量的加工界限,对大断面收缩率下轧件心部质量规律进行了深入探索。采用实轧实验方法得到轧件心部最大孔洞面积数据;对比常规断面收缩率下轧件心部最大缺陷尺寸数据,得到大断面收缩率一次楔成形轧件的心部质量规律;并利用有限元数值模拟方法对大断面收缩率与常规断面收缩率轧件心部应力、应变进行对比分析,找出规律的原因。所得规律为,大断面收缩率轧制轧件心部质量整体好于常规断面收缩率轧制,另揭示出其原因为,大断面收缩率轧制轧件金属瞬时轴向流动量大,杆部中心剩余金属少,可供缺陷发展的空间也较小;不利于轧件心部质量的应力应变作用的时间较短,与工艺时间相同时刻常规断面收缩率的应力应变最大值相差比例也较小,静水压力在整个轧制过程中有利于轧件心部质量。     

铝合金轴类零件楔横轧多楔成形机理分析

建立了楔横轧多楔成形铝合金轴的有限元模型,并基于Deform有限元软件对轧制过程进行了仿真。分析了铝合金轧件主楔和侧楔均处于展宽段时典型纵截面和横截面的应力、应变变化情况,获得了展宽段内部应力应变的变化特点和金属的流动规律。结果对铝合金多楔楔横轧模具的设计及参数选择能提供理论依据。