基于有限元的热冲压界面换热系数反算

为了获得热冲压板料和模具的界面换热系数,本文通过设计圆台实验分别获得热冲压淬火过程中5、10、20、30和40 MPa保压压强时的板料中心降温曲线和模具模面中心向下1.5 mm处的升温曲线。在考虑模具热电偶温度响应时间和板料由奥氏体向马氏体转变的相变潜热影响基础上,提出运用有限元反算求解界面换热系数的方法,进而获得界面换热系数与保压压强的对应关系。结果表明,界面换热系数值与压强近似呈直线关系,使用该方法时板料与模具的模拟温度曲线和实验温度曲线的相对误差可控制在15%以内,且二者的平均绝对误差最大不超过24℃。     

高强度钢板热成形界面换热系数估算

为评估高强度钢板热冲压成形过程中的传热强度,本文根据实验采集的温度曲线,利用热平衡的数值积分形式得到了不同压强下随温度连续变化的换热系数,求解过程中通过等效热容的方式引入了马氏体相变的影响.结果表明,换热系数的大小不仅与压强相关,而且随着材料温度变化.最后求得的换热系数被带入Abaqus仿真计算,仿真结果能和实验数据较好的吻合,从而对实验及估算方法的有效性进行了验证.     

一种铝合金水冷界面换热系数反求方法的研究

针对水冷金属界面换热系数影响因素多,测量与求解难的问题,以温度场数学模型为基础,以实测温度曲线为基准,通过数值模拟迭代计算和自动寻优,实现了铝合金水冷界面换热系数随温度变化定量关系的反求.反求得到的铝合金换热系数结果表明:在浸入式水冷过程中,铝合金界面换热系数随表面温度由低到高呈现出先升后降的单峰形状特征,降低冷却水的温度会使换热系数的峰值点升高,但不会改变峰值点出现的温度范围,换热系数的最大值出现在200～230℃.金属与冷却水之间热交换的强度主要取决于界面温度,将界面温度控制在200～230℃会使强化传热效果达到最佳.     

大型异型材拉弯成形有限元模拟技术研究

异型材几何截面非对称特征与拉弯围转成形特点构成了型材拉弯有限元模拟过程中的许多特殊的问题,如易发生较大的扭转变形,出现贴模错误,初始接触错误,加载轨迹长,动态效应明显,刚体发生变形,计算量过大等.本文针对某飞机上大型复杂异型截面型材零件拉弯过程有限元模拟技术进行了研究,通过对加引导面模具设计、网格划分、加载轨迹设计、夹钳及毛料圆角处理等关键技术的研究,解决了型材拉弯成形模拟中的上述问题,应用有限元分析软件ABAQUS,实现了大型异型材的拉弯成形数值模拟.     

固体界面接触换热系数影响因素的实验研究

通过自制的接触换热系数测量设备对铝合金与5CrMnMo模具钢、不锈钢与不锈钢间的接触换热系数进行了实验研究,分析了接触换热系数随温度和压力的变化趋势,并且分析了改变接触过程后接触换热系数的变化.实验结果发现,接触换热系数与温度的关系并不是简单的正比关系,而是与载荷近似成正比关系;且在其它接触条件相同的情况下,如接触过程的升温过程和降温过程、加载过程和卸载过程等不同,接触换热系数的测量值也不同.     

固态塑性成形过程中界面接触换热的实验研究

文章通过自制的接触换热系数测量设备对纯铜与3Cr2W8V合金钢、不锈钢与不锈钢间的接触换热系数进行了实验研究。分析了温度和载荷对接触换热系数的影响,并且分析了在铝合金和模具钢的接触面间加入玻璃润滑剂后对接触换热系数的影响。实验结果发现,接触换热系数与温度的关系并不是简单的正比关系,而与载荷的指数近似成正比关系,且在接触面涂上玻璃润滑剂后,接触换热系数可大大降低。     

铸造成形过程用界面换热系数求解的轴对称件反传热模型

准确设置边界条件是保证数值模拟精度的前提。本文针对凝固过程中的轴对称铸件建立相应的反传热模型求解其界面换热系数,对Pro CAST仿真的温度值与正传热算法计算结果进行了比较,证实了正传热算法的计算精度,进而对比假设的实际热流与反算的热流值,验证了建立的轴对称反传热模型计算界面换热系数和界面热流的有效性及准确性。     

复杂截面铝合金型材拉弯成形有限元模拟

本文对矩形管截面铝合金型材拉弯成形工艺进行了研究 ,建立了位移控制拉弯工艺的有限元模型 ,采用ABAQUS软件对几种不同截面的铝合金型材拉弯成形过程进行了数值模拟 ,分析了不同补拉量对型材的截面畸变和回弹的影响以及不同截面形状抵抗拉弯成形时截面畸变的能力。其结果和方法对铝合金型材的拉弯成形工艺具有参考价值。     

6061铝合金与H13模具钢固体界面接触换热系数的反分析求解

采用FORTRAN语言建立固体界面一维反热传导的计算程序,结合自制的热电偶测温实验装置,等效研究6061铝合金挤压型材在线弯曲过程中与H13模具钢界面的瞬态换热行为,探讨初始温度、接触载荷、表面粗糙度和热流方向对接触换热系数的影响。结果表明:瞬态换热系数在开始接触的短时间内(5 s)急剧上升,然后缓慢增大至某一稳定值。当界面平均接触温度从111.5℃增大到211.5℃时,接触换热系数迅速增加。进一步提高界面平均接触温度,接触换热系数增加速率下降;随着表面粗糙度的增大,接触换热系数逐渐减小,在1.66～2.05μm范围内影响最为显著。随着载荷的增加,接触换热系数逐渐增大,敏感性逐渐下降;热流方向从铝合金到H13钢时的接触换热系数明显要比H13钢到铝合金的接触换热系数大。     

基于反热传导法的铝合金喷水冷却界面换热系数求解

数值模拟喷水冷却过程时,界面换热系数的准确求解是保证模拟结果可靠的先决条件。本文采用反热传导法求解了6082铝合金喷水冷却界面热流密度和界面换热系数,并通过对比同一特征点的试验测量温度和计算温度,验证了反热传导法计算结果的可靠性。结果表明:铝合金喷水冷却过程中,界面换热经历了过渡沸腾阶段、核沸腾阶段和单相对流阶段,且过渡沸腾阶段冷却界面的热交换率明显高于核沸腾阶段;铝合金喷水冷却的界面热流密度随试样表面温度降低先增大后减小,其最大值约为4.4 MW/m~2;铝合金喷水冷却的界面换热系数随试样表面温度降低先近似线性增大后逐渐减小,其最大值出现在核沸腾换热阶段,约为23. 8 k W/m~2K。     

AZ31B镁合金轧制界面接触换热系数的实验研究

以AZ31B镁合金与轧辊间界面接触换热系数为研究对象,利用一维稳定导热原理,通过自制的测量装置对AZ31B镁合金与9Cr2Mo钢轧辊的界面接触换热系数进行了实验研究,分析了不同载荷、温度和界面粗糙度下镁合金与9Cr2Mo钢的接触换热系数变化规律。结果表明:界面接触换热系数与界面平均温度之间并非简单正比关系,低温区接触换热系数与温度的斜率小于高温区;界面接触面换热系数与挤压载荷成近似正比关系;表面粗糙度值越小,接触换热系数越大。     

铝合金喷雾淬火界面换热系数的反分析求解

喷雾淬火数值模拟过程中,界面换热系数的准确性直接影响到模拟精度。以6082铝合金喷雾淬火试验为基础,采用反分析法求解了界面热流密度和界面换热系数,并验证了反求结果的可靠性。结果表明:铝合金喷雾淬火过程中,界面换热经历了过渡沸腾、核沸腾和单相对流3个阶段,但不存在膜沸腾阶段;过渡沸腾阶段,随表面温度降低,界面热流密度迅速增大,界面换热系数近似呈线性增大;核沸腾阶段,随表面温度降低,界面热流密度缓慢减小,而界面换热系数迅速增大。     

铸造凝固界面换热系数求解的反热传导模型

考虑到铸件凝固过程中因潜热释放造成的数值计算结果难于收敛问题,建立基于等效比热法的反热传导模型,并分析模型中各种计算参数如阻尼系数μ、未来时间步长R、正热传导计算时的时间步长Δθ及收敛误差值Tcr等对反算求解结果稳定性及准确性的影响,应用所建立的反热导模型,通过铸件内温度数据计算得到A356铝合金与铜冷却介质间的界面换热系数。结果表明,界面换热系数是随铸件凝固时间变化的,其变化范围在1 200~6 200 W/(m2·K)之间,而且变化过程中因为结晶潜热的释放存在两个峰值。     

基于Isight反求界面传热系数的研究

以试验测得的温度为基础,基于Isight平台,结合数值模拟方法和模拟退火算法的优化方法,计算求解了A356铝合金铸件冷却凝固过程中铸件与金属铸型间的界面传热系数。采用优化软件Isight集成铸造仿真软件ProCAST,成功解决了这两个软件的接口问题,而且在后处理数据的提取方面,采用均匀步长的计算,与整理后均匀时间步长的试验数据能更好的匹配,从而方便计算优化目标。另外,它不仅可以准确计算出随温度或时间变化的传热系数,而且还可以应用该方法优化铸造工艺和模具。     

铸型界面换热系数的测定方法研究

为有效提高数值模拟的准确性．通过实测反求法对材料界面换热进行了测定．提出界面间换热是随温度变化的函数值。按照实验方案．在保证测量仪器．仪表精度的基础之上．采用特制热电偶进行了温度场数据的采集工作。通过实测温度场数据、数值模拟与凝固过程中界面换热系数的反向求解相结合的方法．得出铸件／铸型界面间的换热随温度变化的函数值。通过应用ProCAST软件反求模块进行逆运算，确定了现有某铸铁材料与树脂砂铸型材料间的界面换热值。计算结果表明，整个凝固过程中热电偶处的温度模拟结果与实验结果的最大相对误差在±10℃内．数值模拟精度得到了有效的提高，说明了此界面换热测定方法的可行性。     

比较厚板淬火换热系数反求的两种方法

在厚板淬火过程的数值模拟中,换热系数的正确求解是保证其温度场及应力场模拟结果与实际结果一致的前提。在实测冷却曲线的基础上建立了换热系数求解的两种数学模型,计算了换热系数随淬火时间关系曲线。基于ABAQUS模拟软件分析了两种模型在某特定区域温度场的实测与模拟误差。结果表明,换热系数随时间呈非均匀分布,在20～40 s之间出现换热系数峰值;一点法求解的换热系数优于两点法;两种方法计算的表面温度均出现温度回升现象,但一点法求解的表面温度回升较两点法的平缓。     

不锈钢型材拉弯成形工艺模拟研究

以某地铁不锈钢车体的车顶弯梁为例,对不锈钢型材的拉弯成形工艺进行数值模拟研究,介绍了PS2F模拟软件的工作原理,运用该软件对车顶弯梁的拉弯成形工艺进行了模拟优化,并利用该软件生成数控程序驱动数控拉弯机制造出高质量的不锈钢型材拉弯件。     

型材热拉弯蠕变复合成形工艺技术及装备

热拉弯蠕变复合成形工艺复合了热拉弯成形和热蠕变成形两种工艺,首先将毛料加热到适合热成形的温度区间;然后通过机床夹钳对其以一定应变速率施加预拉力;之后毛料在此预拉力作用下贴合模具。毛料贴模后夹钳不动,使毛料在一定温度条件下保持外形一定时间,通过材料的蠕变特性,实现一次精确成形。该工艺可显著减小回弹,提高成形精度,降低零件的制造成本。文章介绍了型材热拉弯蠕变复合成形工艺技术的原理、工艺路径、工艺特点及国内外相关装备的研制现状,展望了该工艺技术的发展趋势。     

异形闭截面型材灌砂拉弯成形有限元模拟

采用数值模拟软件ABAQUS对前弯管拉弯成形过程进行了有限元模拟,分别研究了普通拉弯过程与灌砂拉弯过程中工艺参数对型材成形缺陷的影响.结果表明,所建模型能较好地反映实际情况.在相同的弯曲角度及工艺参数条件下,同普通拉弯工艺相比,灌砂拉弯工艺能较好地减少异形闭截面型材的弯曲回弹量和截面畸变量,这能为实际生产工艺提供参考.