超声拉丝有限元仿真研究

为了更好的了解超声波在拉丝加工的作用机理和塑性成形过程,以实际生产中常用的铜丝为例,建立了拉丝加工的三维有限元模型,首次利用ANSYS软件对常规拉丝和超声拉丝进行了有限元仿真研究,分得到了径向的变形曲线,拉拔应力,接触应力和摩擦应力的分布曲线.数据模拟结果表明,与常规拉丝相比,超声拉丝可以有效的减小拉拔力和摩擦力,改善产品的加工表面质量.     

玻璃器皿压制成型的建模与仿真

玻璃器皿的压制成型过程是一个非常复杂的热力耦合弹塑性变形过程,其具有材料非线性和几何非线性的大变形特征。在对玻璃材料进行了传热分析以及受力分析等理论分析的基础上,利用专业有限元CFD软件GAMBIT进行有限元建模;利用POLYFLOW对玻璃器皿压制过程中的温度场、应力场进行有限元数值模拟,得到玻璃熔体和凸凹模的温度分布及应力分布图;最后利用FIELD-VIEWER显示模拟结果,并结合实际对其结果进行分析,以期为优化产品及模具的设计、提高产品的质量提供参考和指导。     

双螺杆压缩机热力结构特性分析

针对双螺杆压缩机在实际工作过程中的热力变形结构特性问题,以双螺杆压缩机的阴、阳转子为研究对象,考虑转速对螺杆压缩机工作性能的影响,采用间接耦合方法通过插值技术将温度场作为体载荷施加于阴、阳转子,并进行热力耦合数值模拟分析。通过求解阴、阳转子静平衡方程,对螺杆转子在静力场、稳态温度场和热力耦合场进行模拟分析对比,得到螺杆转子的应力、变形分布规律。研究结果表明:在静应力场下,阴转子的变形量大于阳转子,且静应力的仿真与耦合场下仿真差异明显。在双螺杆压缩机工作过程中,热变形是转子变形的主要原因,且轴向的变形量最大,热分析和热力耦合情况下转子的变形趋势相同,且在耦合场下阴转子的齿面变形较大。     

桁架式拔管机器人导轨梁热力耦合变形规律和动态特性的有限元分析

服务于大型离心铸管机的桁架式拔管机器人,由于行程大、负载重,其动态特性和静态特性对精度有重要影响.应用有限元法,对大跨度X向梁的热力耦合静态变形规律进行了分析并对结构做了优化,分析了 Y向梁的热力耦合静态变形规律和动态时域响应.结果显示:优化后的X向梁热力耦合最大变形量约为0.15 mm,是原方案变形量的3％;Y向梁的变形量约为0.67 mm,其动态响应收敛,过渡时间短,振动次数约1.5次.分析结果表明:机器人的静态特性和动态响应可以满足工程需要.进行了工程应用实践,实践结果与有限元分析相吻合.研究结论对离心铸管铸造自动化有重要意义.     

单榫头叶片精锻三维热力耦合有限元模拟

叶片是航空发动机中一类量大面广的重要零件,精锻是叶片锻造的发展趋势。叶片精锻过程属于高温大变 形过程,坯料与模具和环境之间存在着热交换,同时塑性变形功以及坯料和模具间的摩擦功不断转化为热能,其结 果促使坯料内的温度场不断发生变化,进而影响到坯料的变形行为,并进一步影响锻件的微观组织及机械性能。因 此,本文采用三维热力耦合有限元数值模拟技术,利用自行开发的叶片锻造过程三维刚粘塑性热力耦合有限元模拟 系统对单榫头叶片精锻过程进行了模拟分析,研究了叶片精锻成形规律。该研究对制定叶片精锻工艺以及发展叶 片精锻技术具有重要的理论意义和实用价值。     

侧压过程板坯温度变化的研究与分析

利用热力耦合有限元的理论,建立了板坯侧压过程的三维热力耦合有限元仿真模型.得到了板坯在稳态变形区内节点温度和轧制力随时间的变化规律,通过轧制力的模拟结果和试验数据比较可知,两者吻合良好.分析结果为板坯侧压规程的制定和轧制力的在线预报提供了理论依据.     

夹具拘束距离对Hastelloy C-276薄板脉冲激光焊接变形的影响

为了揭示夹具拘束距离对0.5mm厚Hastelloy C-276薄板脉冲激光焊接变形的影响,基于有限元软件ANSYS建立了三维热力耦合有限元模型。采用位移约束假设代替实际夹具的拘束作用,研究了夹具拘束距离对Hastelloy C-276薄板焊接纵向挠曲变形及横向收缩变形的影响规律。实验测量了焊接热循环曲线和残余变形,验证了所建立有限元模型的可靠性。模拟结果表明,随着夹具拘束距离从8mm增加到20mm,焊接纵向挠曲变形及横向收缩变形均表现为近似线性增大的趋势,特别是焊接横向收缩变形增加了将近3.6倍,而减小夹具拘束距离可以控制焊接残余变形。该模型较准确地模拟了薄板脉冲激光焊接温度场及残余变形,为抑制薄板焊接变形提供了理论和实验依据。     

拉丝机卷筒应力应变的有限元数值模拟

卷筒作为拉丝机的重要承力部件,其刚度和强度对卷筒的设计具有重要的指导意义。结合拉丝机卷筒自身结构特点和实际承载情况对模型进行简化,建立有限元分析模型,选取合适的网格划分单元,对模型施加约束和载荷,通过计算得到仿真后卷筒位移和应力大小的分布情况,其中卷筒的最大位移为0.309 22 mm,最大应力为175.01MPa,从材料力学角度求出卷筒的安全系数为1.14,通过分析有限元数值模拟后的结果对卷筒设计提供优化建议和科学依据。     

采用DEFORM-3D铜扁线拉拔成形的研究

根据刚塑性有限元理论,基于有限元分析软件DEFORM-3D,模拟铜扁线的拉拔成形过程,建立铜扁线拉拔的刚塑性有限元模型,获得相关变形网格、温度场和等效应力等完整信息,得出摩擦因数和模角对拉拔力的影响曲线。     

多组分材料球形容器热力耦合应力分析与组分设计

随着堆焊、涂层及纳米等先进材料制造技术迅速发展,不同组分多层复合材料压力容器在工业中得到越来越广泛应用。然而,这些复合材料容器的覆层材料在热力耦合作用下的强度问题一直是理论研究和工程应用的盲区。为此,基于小变形线弹性理论和有限元数值方法,建立了某基层和覆层（耐蚀层＋过渡层）三层材料组成的不同组分材料球形压力容器在热力耦合作用下的解析解和数值解,重点研究了覆层材料的力学性能。研究结果表明,理论解和数值解完全吻合,并得到覆层材料的力学特性。多方案对比分析结果也为该类不同组分多层复合材料容器更为科学的设计提供了理论依据和技术支持。     

热力耦合作用下水下井口连接器密封特性*

为研究海底高温高压复杂工况下金属密封圈在井口连接器中的密封性能，根据传热学理论建立传热学和热力耦合数学模型，运用ANSYS建立井口连接器温度场有限元模型；在温度场数值模拟的基础上，进行稳态和瞬态热结构耦合数值模拟分析，得到油气介质压力及温度对水下井口连接器密封性能的影响。结果表明：油气介质温度越高，密封圈内部的温度梯度越大，在温度冲击影响下，连接器各零部件和密封圈之间的温差波动要大于匀速变温及瞬间变温下产生的温差波动。稳态热-结构耦合分析表明，金属密封圈会因温度升高而产生膨胀变形，并且该变形大于不施加温度载荷时的变形，说明温度载荷在特定条件下将直接影响连接器的密封特性；瞬态热-结构耦合分析表明，油气介质温度的快速变化，导致密封圈中接触面受热产生的线膨胀比外圈的线膨胀大，从而导致密封圈内部的不协调变形，因此在实际工作环境中应避免温度升高速度过快的现象发生。     

基于DEFORM-3D的金属铣削过程仿真研究

基于切削加工的热-弹塑性有限元理论,建立了金属正交切削加工的热力耦合有限元模型;分析、研究了材料的本构模型、断裂准则、接触摩擦特性以及热传导方程等切削加工模拟所涉及的关键技术;然后采用DEFORM-3D软件对45号钢进行了切削加工有限元模拟分析,预测了铣削加工切削力,同时得到了在热力耦合作用下的工件和刀具中的铣削力、非均匀应力场、应变场和温度场分布情况,并通过实验验证了有限元模型的正确性。     

汽车鼓式制动器热力耦合有限元仿真分析

针对大坡度路段装载有鼓式制动器的重型载重汽车下坡时事故频发的问题,对某后桥单驱动鼓式制动器在制动过程中的温度和应力变化进行了研究。使用了有限元分析方法,对汽车鼓式制动器的制动鼓、制动蹄和摩擦衬片进行了热分析求解和结构分析,将温度场运算结果附加到模型之中,并求解了制动器结构的应力分布,对其进行了热力耦合分析;使用ANSYS workbench建立了鼓式制动器热力耦合有限元模型,通过制动摩擦生热模拟仿真试验对热力耦合作用进行了15次分析。研究结果表明:制动鼓、制动蹄及摩擦片的升温变化明显,通过监测确定了热衰退临界温度临界点。     

微细金属丝直线式拉丝工艺及拉丝装备设计研究

微细金属丝直线式拉丝机主要用于线径为0.1 mm以下金属丝的冷变形拉拔过程。介绍了微细金属丝直线式拉拔原理及相关金属丝拉伸变形的理论基础,基于此提出微细金属丝拉丝工艺要求及拉丝特点。采用新型非滑动直线式拉丝工艺,张力控制准确,提高了成品金属丝的质量。详细介绍了微细金属丝反张力入模原理,并设计出新型非滑动直线式微细金属丝拉丝机的整体机械结构及电气系统,进行了初步的实验验证。     

基于热-机耦合有限元法预测构架侧梁焊接变形

准确地数值模拟焊接构架侧梁在其生产过程中产生的焊接变形规律,是有效地控制焊接变形和减少焊后矫形工作的关键。本文基于热-机耦合热弹性有限元方法,采用Marc软件,创建了焊接构架侧梁有限元模型,并采用分段串热源进行焊接热源模拟,得出了侧梁在垂向弯曲、水平弯曲和纵向收缩变形的规律,最后利用合理的实验方法给出侧梁实际变形结果。研究表明:数值模拟计算与实验结果十分吻合,从而证明了此方法对其进行焊接变形预测的有效性。     

液压绞车结构设计及其有限元分析

采用三维设计软件对一款液压绞车进行了结构设计,介绍了其工作原理。通过对液压绞车的强度和刚性分析,得出其卷筒为关键结构件。采用ANSYS有限元软件对液压绞车中的卷筒进行了三维建模和应力、变形研究。通过有限元分析,说明了该液压绞车中卷筒的机械结构强度及刚度符合要求。     

正交切削区应力应变场的数值模拟

采用弹塑性变形理论及数值模拟技术,对直角切削的变形过程进行有限元分析。建立了高速切削条件下正交切削的数值模型,模拟了切削过程中切削区应力、应变场的变化过程,为深入探讨切削机理及规律提供理论依据。     

球囊扩张式冠脉支架扩张变形机理数值模拟方法

研究支架耦合扩张过程三维数值分析的弹塑性大变形基本理论和耦合接触处理算法,采用更新拉格朗日方法,基于动力虚功率原理,给出支架耦合扩张变形的动力显式算法有限元列式和求解步骤.研究支架耦合扩张过程数值模拟关键技术,提出适合支架耦合扩张的有限元建模方法,重点研究支架压握收缩、自由扩张和与血管接触的耦合扩张全过程有限元模拟中的几何建模、材料模型选取、网格划分、边界条件、载荷定义、接触处理等关键技术.阐述冠脉支架样件在试验测试平台上进行实物扩张试验过程,并将试验测试数据与支架扩张数值模拟获得的数据进行分析比较,结果表明支架数值模拟与实物扩张试验之间的误差在许可范围之内,从而证明所建立的支架耦合扩张过程三维数值分析方法是合理的.为支架的优化设计及其扩张过程的有限元模拟提供有力的支持.     

离心管模热挤压缩径力能参数的有限元分析

基于弹塑性热力耦合有限元法,使用Pro/E软件建立了离心管模模型,进行网格划分后导入MARC,应用MARC软件对挤压稳定性和热挤压过程进行了有限元模拟分析.通过总结离心管模热挤压三维变形规律,分析了其在热挤压过程中应力和力能参数的变化,为设计热挤压缩径专用设备提供依据.该方法对同类产品热挤压过程的研究也有借鉴价值.     

基于大变形弹塑性有限元法的线材轧制仿真分析

借助有限元软件MSC．Mare，采用大变形热力耦合弹塑性有限元理论，准确地模拟了高速线材粗轧区四机架热连轧过程。计算并分析了轧制过程中轧制力、轧制力矩、应力场、应变场以及温度场的变化规律。