射孔枪与射孔枪管

简述了油气井射孔工艺作业过程,总结了射孔工艺参数对油气井产能的影响,分析了国内外射孔枪产品及工艺水平的差距;借鉴兵器工业技术和爆炸力学研究进展,阐述了射孔枪管体的材料性能指标对射孔工艺参数的影响;研究了实弹射孔后枪身材料大开裂时止裂处断面形貌,找出了开裂的脆性主因;对比分析了国内外非通孔枪身材料发展的差异性,介绍不同公司和机构的射孔技术及产品最新进展。此外,介绍了一种新开发的高强韧射孔枪用无缝钢管的各项性能。     

射孔枪毛刺和胀枪及其应力强度三维仿真

为了获得射孔枪动态应力分布规律,准确分析胀枪程度和毛刺外翻高度,应用LS-DYNA软件,以7″×12. 65mm TP140套管和5″×11. 00 mm 32CrMo4射孔枪组合为例,建立了射孔弹-射孔枪(含盲孔)-套管三维有限元模型,采用网格不固定、不依附于质点、可相对坐标系作任意运动的ALE法,结合算子分离算法,实现爆轰过程、药型罩固流转化、射流高速侵彻射孔枪的大变形和流固耦合仿真。结果表明,射孔枪产生4. 3 mm外凸毛刺,套管外壁产生1. 8 mm外凸毛刺,枪套间累计毛刺高度为5. 2 mm,如果间隙接近或小于5. 2 mm,易发生卡枪。射孔枪平均孔径为Φ18. 7 mm,套管平均孔径为Φ7. 7 mm,说明穿透射孔枪盲孔过程消耗了大量能量,盲孔壁厚设计应引起重视。在射孔枪各孔相连的宽为125 mm的宽带内,其最小应力也达到了774 MPa,均超过材料屈服强度,在高爆轰压力作用下,将产生向外鼓胀,即会发生所谓的胀枪。     

射孔枪射流形成的数值模拟与弹壳设计

采用有限元方法模拟射孔枪射流的形成过程,并进一步模拟了射孔弹弹壳撞击射孔枪管壁的过程,对比不同情况下,在弹壳外壁上增加不同的附加金属层,对射孔枪管壁鼓包高度的影响。研究发现,增加一层软金属可以有效地减少鼓包的高度,并且软金属的屈服极限对其高度有较大的影响,屈服越大的材料,在相同的应变率下,吸收的能量相对较多,鼓包高度会相应越低,加7075铝合金的射孔弹壳撞击枪壁,较未加软金属的情况,可以减少52.1%的鼓包高度。在应变率相近的情况下,材料的屈服极限与鼓包的高度,存在近似的线性关系。     

氧枪喷头底部挤压成形的数值模拟研究

针对氧枪喷头的结构特点,采用MSC/superform软件对氧枪喷头底部挤压成形进行数值模拟,获得了凸模挤压速度和摩擦系数的最佳值.     

射压造型数值模拟

射压造型是铸件生产中的现代化造型方法之一.射压造型包括用射砂进行充填及预紧实和高压压实进行砂型最终紧实.本文利用两相流理论模拟出射砂预紧实后的密度场分布;并采用分区建模的思想,结合型砂的本构关系试验,利用有限元方法,计算出砂型内二维的应力分布状况.     

涡旋盘挤压成形过程的数值模拟分析及正交试验

利用Deform有限元分析软件模拟了涡旋盘在无背压和背压条件下的变形特点,并应用正交试验法分析了涡旋盘背压成形过程中背压力、坯料始端温度、摩擦系数和挤压速度等工艺参数对成形过程中最大载荷及涡旋盘涡旋部分平整度的影响,以优化工艺参数,模拟出最优的成形工件,为实际生产提供有效参考。     

金属体积塑性成形过程数值模拟技术与仿真系统

介绍了金属体积塑性成形过程数值模拟方法、关键应用技术及其仿真系统的构成和国内外相关软件系统，对二维、三维有限元网格自动生成技术进行了较为详细的论述，综述了金属塑性成形过程优化设计方法、有限体积法以及无网格方法的国内外现状。最后给出了目前存在的问题及其将来应努力的方向。     

射孔弹壳体冷挤压工艺分析及有限元模拟

针对射孔弹壳体挤压件进行了工艺分析。对比了一次性成形和预挤压-变薄拉深加顶镦两种工艺方案,并比较了整体式凹模和预应力组合凹模两种不同模具结构对成形的影响。采用有限元软件Deform2D对不同工艺方案和模具结构进行了模拟验证。结果表明,采用两次挤压成形工艺方案,同时选用预应力组合凹模结构,可显著提高挤压凹模的承载能力,使凹模内壁所受等效应力降低到安全范围内。     

锻造用钢锭凝固过程温度场数值模拟

采用三维瞬态传热有限元方法,对13 t锻造钢锭和钢锭模在凝固过程中的温度场分布进行了数值计算及分析,探讨了钢锭内部凝固速度变化和钢锭模在凝固过程中的温度分布规律。分析结果表明,钢锭本体距离底部60%-70%的部位纵向凝固速度受横向凝固速度的影响而大大加速;凝固开始阶段,钢锭模内壁温升速度远大于模外壁,随后外壁温升速度迅速增大,随着钢锭凝固的进行,壁内外温差逐渐减小。本模拟可为优化钢锭模设计、提高钢锭质量提供依据。     

等离子枪体内部流场及温升的模拟分析

采用有限元模拟技术研究了多种等离子枪体内部的水流场和气流场。分析了等离子枪体的机构对水流速的影响以及对紊流形成的影响。并在此基础上,分析了在不同流场分布状态的条件下,等离子枪体内部的温度场形态,通过验算枪体关键部位的温升,发现在不改变冷却水流量的情况下,仅通过改变水道结构和入水方向,就可以使枪体的冷却效果得到明显的改善。该研究结果为等离子枪体的设计和结构优化提供了重要的参考数据。     

锻钢活塞预成形过程的数值模拟分析

锻造成形过程是一个非常复杂的弹塑性大变形过程,有限元法是用于锻造成形过程模拟中一种有效的数值计算方法。通过数值模拟技术分析锻钢活塞的预成形过程,优化预成形模具型腔,获得了合理的生产工艺,达到减少成形工步、提高原材料利用率并获得合格终锻件的目的。     

电磁铆接过程数值模拟

电磁铆接是一种新型铆接工艺,铆接过程中材料的应变率高,铆钉材料的变形方式不同于普通铆接.通过电磁铆接过程的数值模拟分析影响铆接质量的因素,重点分析铆模几何构形对铆钉镦头成形的影响,为铆模优化设计提供了理论依据.数值模拟发现改变铆模倾角可以改变镦头区的应力分布,从而改变镦头区应变分布;减小铆模倾角可以减小最大剪应力,从而减小剪应变,防止镦头裂纹的产生.镦头金相组织表明数值模拟结果符合实际情况.     

上机匣筋部成形过程的数值模拟

采用刚塑性有限元法对径向筋条的成形过程进行了模拟， 结果表明， 锻造时， 金属首先充填轴套部分， 轴套部分基本充满后才开始充填筋部， 且筋条的充填顺序为由里到外， 外侧顶部为最后充填处。在变形终了阶段， 腹板与轴套交界处出现剧烈的剪切流动， 有可能造成组织缺陷。根据模拟结果， 锻造时采取了特殊措施， 成功地锻制出上机匣锻件， 锻件的力学性能、显微组织和尺寸精度均符合要求     

Numerical simulation of tungsten alloy in powder injection molding process

The flow behavior of feedstock for the tungsten alloy powder in the mold cavity was approximately described using Hele-Shaw flow model. The math model consisting of momentum equation, consecutive equation and thermo-conduction equation for describing the injection process was established. The equations are solved by the finite element/finite difference hybrid method that means dispersing the feedstock model with finite element method, resolving the model along the depth with finite difference methgd, and tracking the movable boundary with control volume method, then the pressure equation and energy equation can be resolved in turn. The numerical simulation of the injection process and the identification of the process parameters were realized by the Moldflow software. The results indicate that there is low temperature gradient in the cavity while the pressure and shear rate gradient are high at high flow rate. The selection of the flow rate is affected by the structure of the gate. The shear rate and the pressure near the gate can be decreased by properly widening the dimension of the gate. There is a good agreement between the process parameters obtained by the numerical simulation and the actual ones.     

钢轨万能轧制过程的数值模拟

用MARC有限元软件对钢轨的轧制过程进行了三维弹塑性有限元模拟,分析了钢轨的轧后变形、轧制状态下钢轨内部应力的分布以及轧后残余应力分布,为合理配置精轧前万能孔型,指导物理模拟,并为提高钢轨质量奠定了理论基础。     

高纯镓轴向结晶提纯过程的数值模拟与实验（英文）

采用瞬态数值模型模拟镓原料在不同冷端温度(T_c)下的轴向结晶提纯(ADCP)过程,分析熔晶界面形状、温度分布和热应力的变化。结果表明:在ADCP过程中,T_c决定镓材料内部的熔晶界面形状、温度分布和热应力。生长的镓晶体中温度梯度和热应力随着T_c的降低而增大。在T_c=15℃时,熔晶界面呈现平面或略凸的形状,可为镓材料提供理想的温度梯度、较低热应力、合适的熔晶界面和理想的杂质去除效率。采用ADCP工艺在T_c=15℃条件下重复6次,镓纯度可达到6N标准。计算数据与实验数据吻合较好。     

大挤压比铝型材挤压过程的数值模拟

通过采用有限元法与有限体积法相结合,并在有限体积法中进行分步计算的模拟方法,在MSC Super-forge有限元商业软件上成功实现了薄壁大挤压比铝型材挤压过程的数值模拟仿真,获得壁厚t=1.0 mm、挤压比λ=98.27的卷闸门型材挤压过程的材料流动速度场、应力场、应变场、温度场分布图,数值模拟结果与理论分析结果吻合较好。结果表明:采用带导流槽的平模挤压大尺寸、大挤压比型材,可有效分配金属,平衡金属流动速度。     

基于多丸粒模型的喷丸表面强化过程数值模拟

针对喷丸表面强化过程,利用有限元法,建立了均匀分布的多丸粒喷丸强化数值模型,研究了喷丸速度、连续冲击及二次冲击弹丸速度对于目标靶体内残余应力场的影响;利用多丸粒偏置建模法,建立不同覆盖率的多丸粒仿真模型,研究喷丸覆盖率、连续冲击对于残余应力场的影响,对比了两种多丸粒喷丸模型。结果表明,提高喷丸速度可增加残余压应力层深度,但对残余应力最大幅值没有显著影响;连续冲击引起残余应力的饱和,残余应力分布没有明显变化;后续冲击弹丸的速度对于残余应力场有明显的影响;偏置高覆盖率喷丸强化模型可获得较均匀分布的残余应力场,压应力最大幅值与喷丸覆盖率及作用区域有关。