钉孔挤压强化三维弹塑性有限元分析

采用三维增量弹塑性有限元方法对钉孔挤压强化过程进行了模拟计算,给出了残余应力、应变及位移的分布.计算结果表明,应力、应变沿厚度的分布具有不均匀性,并可用来说明挤压强化钉孔的疲劳源的可能位置等情况.     

挤压态ZK60镁合金棒材的热变形行为

采用MMS-200热力模拟试验机对挤压态ZK60镁合金棒材进行热压缩实验,为ZK60镁合金热压缩变形时合理选择参数范围提供理论指导。分析应变速率、变形温度和流变应力之间的关系;构建ZK60镁合金流变应力本构方程;采用金相显微镜观察微观组织演化规律。结果表明:峰值应力随着应变速率的提高和变形温度的降低而增大,且真应力-真应变曲线中表现出动态再结晶的特征;在给定参数下,通过本构方程计算得到ZK60镁合金的变形激活能Q为128.91kJ/mol,应力指数n为4.8519;降低变形温度、提高应变速率有助于减小再结晶晶粒的平均尺寸。     

纯镁等通道转角微挤压成型工艺及摩擦效应研究

以99.95%的高纯镁为研究对象,借助有限元分析软件DEFORM对等通道转角微挤压(equal channel angular micro pressing, M-ECAP)过程进行数值模拟,优化等通道微挤压(简称M-ECAP)变形的成形工艺,讨论变形过程中的材料流动、挤压载荷变化规律、等效应力应变分布规律、摩擦效应对M-ECAP变形过程的影响。结果表明:试样等效应变趋于均匀,累积应变量增加,晶粒细小且均匀,塑性得到有效提高;随着摩擦因子的增大,载荷逐渐增大,最大等效应变变化不明显、最大等效应力小幅减小。     

数值模拟在棒材热轧过程及缺陷预测中的应用

采用三维刚塑性有限元方法, 耦合轧制过程的温度场和应力、应变场, 利用DEFO RM-3D 有 限元软件模拟了棒材的热轧过程.通过分析轧件表面不同位置点的等效应变和等效应力, 得出轧件 尾部的变形比头部更充分以及中部变形较头部和尾部更稳定的结论;通过对轧件温度场的分析, 得 出了棒材热轧制结束瞬间, 沿着轧制方向, 表面温度呈下降趋势的结论, 此结论与轧制理论相吻合; 最后, 通过分析离散点的等效应变率、Y 向应变率和等效应力, 对棒材热轧过程中轧件表面易产生 缺陷的位置进行了预测, 模拟位置与实际位置基本吻合, 体现了数值模拟方法对于轧钢生产的重要 现实意义.     

挤压态ZK60镁合金的高温力学性能及其超塑性

针对挤压态ZK60镁合金的高温力学性能及其超塑性行为进行了研究.结果表明,挤压态ZK60镁合金的高温力学性能与试验温度、应变速率密切相关.通常,屈服强度和抗拉强度随试验温度的降低和应变速率的增加而提高,而延伸率则随试验温度的升高和应变速率的降低而增大.塑性变形流变应力与温度的倒数之间呈线性关系,而且在应变速率为5×10-4/s下的激活能为93 4kJ/mol.     

TC4合金等径角挤压三维热力耦合有限元分析

采用刚粘塑性热力耦合有限元法对TC4合金等径角挤压过程进行分析研究,获得了材料在变形过程中应力、应变及温度等场量的分布规律.模拟结果表明:变形温度和摩擦状况等工艺参数对变形过程均存在显著影响;热力耦合技术的运用,可以更加全面、准确地分析等径角挤压变形过程,从而可为实际实验中获得良好晶粒细化效果,选择合理工艺参数提供可靠依据.     

FVS0812铝合金等径角挤压变形过程的计算机模拟

等径角挤压(ECAP)是一种利用纯剪切变形获得块状超细晶材料的大塑性变形方法.首先通过Solidwork建立了等径角挤压的几何模型,再使用有限元Deform-3D对耐热铝合金FVS0812在不同摩擦系数条件下进行单道次ECAP模拟,获得了变形过程中载荷时间曲线、等效应力、等效应变以及速度场的分布规律,为以后的研究提供理论指导.     

活性粉末混凝土冲击压缩性能及本构关系

为了克服传统活性粉末混凝土（RPC）须高温蒸养的缺点,采用粒化高炉矿渣代替部分水泥制备出免蒸养RPC,利用直径为80 mm的霍普金森压杆试验系统（SHPB）对免蒸养RPC进行冲击压缩试验研究,探究率效应对免蒸养RPC动态力学性能的影响规律,建立动态本构模型. 结果表明：在10~290 $ {{\rm{s}}^{ - 1}}$的应变率范围内,免蒸养RPC的峰值应力、峰值应变和冲击韧性表现出明显的率敏感性,而弹性模量在不同应变率下基本保持不变. 改进型Z-W-T黏弹性本构模型和基于Weibull分布的模型均能对免蒸养RPC的动态应力-应变曲线进行较好的描述,基于Weibull分布的模型所含参数相对较少,根据模型中各参数与应变率之间的关系可以对不同应变率下的应力-应变曲线进行预测.     

球形砧镦粗的数值模拟

利用MSC.SUPERFORM软件对球形砧镦粗圆柱体进行了数值模拟.介绍了变形过程中,在不同球形砧半径时坯料内部的径向应力分布情况以及不同压下率时坯料内部的变形过程及应力、应变分布情况;并对比分析了球形砧镦粗和普通平砧镦粗时的应变情况.分析结果表明该新工艺有助于改善坯料内部的应力、应变状态,锻合内部缺陷如空洞等.     

用数值模拟的方法分析轧辊间距对冷弯成型的影响

应用三维非线性有限元分析技术,利用ANSYS软件的LS-DYNA动态分析模块模拟了板料冷弯成型的整个过程,得到了板料成型过程中轧辊间距对轧件应力、应变的影响规律。结果表明,有限元模拟得出的板料应力、应变分布规律与实际情况相符合,采用非线性有限元法对冷弯成型过程进行数值模拟是可行的。     

7050铝合金热挤压成形过程的有限元模拟

针对传统工程机械用销轴数量多、重量大、工况差等不足,以7050高强轻质铝合金代替传统钢质材料,采用DEFORM-3D有限元分析软件,对7050铝合金热挤压成形过程进行有限元数值模拟,分析了挤压载荷、金属流动速率、等效应变、等效应力和温度场等参量的变化规律。结果表明,销轴的热挤压变形过程可分为4个阶段,即挤压填充阶段、开始挤出阶段、稳定挤压阶段和终了挤压阶段;工件内部等效应变分布横向均匀性较好,除了尾部变形不均匀外,其他部位应变分布基本一致;在挤压凹模模口处形成死区,工件内部等效应力达到最大值。     

转向节闭式挤锻工艺多目标优化设计

针对现有转向节成形过程中出现的材料利用率低、能耗大等问题,提出闭式挤压制坯-模锻新工艺.首先简述闭式挤压制坯的工艺优势和重要的结构参数;其次通过正交试验设计,选择适当的设计参数样本以及响应值,将遗传算法应用在以对数路径函数为核函数的增强RBF近似模型上进行优化,得到优化的挤压工艺参数:圆角半径R=10 mm,挤压长度a=112 mm,冲头凸模两侧预留距离b=83 mm、c=72 mm;最后通过有限元模拟和生产实践验证,证明了该方法很好地解决了汽车转向节闭式挤锻工艺中充型不满的问题.     

前筒挤压成形方案分析与参数优化

为获得较好的前筒成形效果,对前筒的挤压成形方案及工艺参数进行研究。利用实际生产加工经验和理论对前筒的5种挤压成形方案进行对比分析,得到最优方案; 利用DEFORM-3D软件对最优方案进行实际加工过程的仿真,并以正交试验进行数据处理分析,获得最佳工艺参数。分析结果表明,第5种方案最优,即在压形时,将小端挤出26 mm,在复合挤压时将内孔挤出7 mm深度。仿真结果显示:压形过程中的最佳工艺参数是摩擦因数0.15、成形速度10 mm/s、凹模的硬度63 HRC; 复合挤压过程中的最佳工艺参数是摩擦因数0.08、成形速度10 mm/s、凸模的硬度63 HRC。本研究对前筒的实际生产加工具有一定指导意义,也可为其他前筒类零件的生产加工提供参考。     

基于Deform 3D内齿冷挤压数值模拟分析

利用Deform 3D有限元软件对内齿的冷挤压进行数值模拟,通过网格划分、有限元方法(FEM)求解器和点追踪等功能的应用,对速度、应力和应变进行分析,从而得到金属成形过程的流动规律、力学场分布情况以及存在的问题.     

基于多尺度模拟的AZ31镁合金ECAP变形均匀性优化设计

ECAP变形存在明显的变形不均匀,导致变形后的材料存在残余应力,从而影响材料的性能。针对这一问题,对AZ31镁合金的ECAP成形过程进行多尺度模拟,研究模具拐角、工件温度、挤压速度对挤压变形均匀性的影响,得出模具转角100°、坯料温度260 ℃、挤压速度1 mm/s为最佳工艺参数,其变形均匀性系数仅3.782 844。基于CA法对该方案进行微观组织模拟,结果表明晶粒得到很大程度的细化,剪切变形区内转角和外转角处的晶粒尺寸接近,变形均匀性高,从而证明了该方案的可行性。       

工艺参数对Q460高强度钢冷挤压内螺纹质量的影响

试验研究了Q460高强度钢内螺纹的冷挤压工艺特性,分析了工件底孔直径、挤压速度与挤压次数对冷挤压内螺纹质量(包括表面形态、残余应力与显微硬度等)的影响,并优选工艺参数获得理想的内螺纹。结果表明:Q460高强度钢内螺纹冷挤压加工宜采用一次成形工艺,工件底孔直径最佳取值范围为21.20～21.30mm,机床转速为20～40r/min。     

纯铝扭挤新型大塑性变形数值模拟

扭挤（Twist Extrusion,TE）是大塑性变形工艺中研究较少的一种,利用有限元分析软件Deform-3D对纯铝1100在室温下的扭挤变形进行模拟分析,得出了材料在扭挤通道中的变形特点,应力应变及载荷的大小与分布,以及摩擦条件的影响。模拟结果显示：TE过程中,变形主要发生在棱角处,边缘处应力应变远远大于中心处;在制件进入和被挤出螺旋通道时载荷急剧增大,最后略有降低;摩擦的增大导致应变分布不均匀性加剧,且使载荷显著增加。     

Q450冷弯成型角钢有限元数值模拟

采用非线性有限元法对冷弯成型过程中角钢各部位的应力、应变分布情况进行分析,并揭示了角钢在成型过程中金属的变形规律。结果表明,有限元模拟得出的板材应力、应变分布规律与实际情况相符舍,冷弯回弹模拟结果与实测回弹值存在一定的误差,模拟结果中回弹角随着成型角增加时的变化规律与实测结果一致。采用非线性有限元法对冷弯成型过程进行数值模拟是可行的。     

大棒材热轧工艺的数值模拟

大棒材轧制属于高温大变形塑性成形过程,为了研究轧制过程中轧件温度场、应变场及微观组织演变的规律,在热模拟实验的基础上建立了大棒材初轧道次热-力-组织耦合的有限元模拟模型。模拟结果显示,轧制过程中轧件由于发生再结晶使晶粒得到细化,初轧完成后,轧件平均晶粒尺寸由芯部到表层逐渐减小;由于大棒材初轧过程中轧件芯部变形量较小,不利于轧件芯部孔隙性缺陷的压实,因此提高热轧连铸坯的芯部致密度是改善大棒材芯部质量的重要措施之一。     

A finite element simulation of NiTi alloy during equal channel angular extrusion

Particle tracking method is given to analyze the equal channel angular extrusion (ECAE) process of NiTi alloy in non-isothermal condition. The distribution of effective strain, effective stress, the temperature, and strain rate of selected particle tracking points is analyzed respectively. The influence of friction factor is also discussed. The experimental results show that under non-isothermal condition, distribution of strain, stress, strain rate and temperature are inconsistent on relative plane. Final result indicates that distribution of effective strain on xz plane is obviously different from those of isothermal condition; load predication reveals friction factor in this mechanism made little influence on the gross of load.