多层套扁挤压筒的热-力耦合有限元分析及结构优化

基于ANSYS软件,采用间接法对多层套扁挤压筒进行了热-力耦合数值模拟,分析了扁挤压筒在内压、预紧力及热载荷作用下的温度场和应力场;通过正交实验法,分析了工作内压、过盈量、衬套数、内孔尺寸、整体尺寸及材料对扁筒中热应力的影响。结果表明:各层套的温度分布不均匀,呈现出由外衬套向内衬套增大的趋势,且外层的温度分布比内层与中层均匀;热应力的存在使扁筒的等效应力更均匀;增大工作内压和过盈量会使扁筒的等效应力和接触应力均增大;选取三层套、合适的内孔和中衬的尺寸以及经济合理的模具材料更有利于提高筒的装配效果和降低其等效应力。模拟分析获得了较为合理的工艺参数,为优化扁筒的结构设计和装配提供了参考依据。     

提高挤压筒内壁耐磨性的WC-12Co涂层有限元优化

目的获得WC-12Co涂层厚度的优化方案,以提高挤压筒内壁的耐磨性。方法基于ANSYS软件,以两层套圆挤压筒为研究对象,进行挤压筒内壁有无WC-12Co涂层及涂层厚度对挤压筒应力分布影响的有限元模拟。结果施加涂层后,在装配、挤压-装配和热-挤压-装配情况下,涂层的应力分布合理且都小于该温度下涂层的屈服强度;而在热-装配条件下,由于热应力和过盈量引起的预应力相互抵消,使得总体应力较小;同时,等效应力在涂层与挤压筒的结合处发生剧烈变化,而在其他位置的应力相较于不施加涂层时变化较小。在各种工况下,挤压筒内出现的最大等效应力均随着涂层厚度的增加而降低,且热-挤压-装配下涂层厚度对最大应力影响最大。结论在所选涂层厚度范围内,涂层厚度越大,挤压筒所受的最大应力越小,越有利于挤压筒使用。当涂层厚度为6.4 mm时,各种工况下的最大等效应力最小,此时在热-挤压-装配工况下的最大等效应力为760.61 MPa,已经远低于H13钢的屈服强度,可以满足实际使用要求。     

钛合金薄壁件选区激光熔化应力演变的数值模拟

建立了选区激光熔化(SLM)热-结构耦合瞬时动态有限元模型,探究了激光扫描速率和铺粉层厚度对SLM成形钛合金薄壁件应力演变的影响。结果表明,在热循环作用下,SLM成形钛合金薄壁件的应力演变呈周期性变化。在热应力循环去应力退火作用下,热应力极大值在加热阶段先增加后减小,最后在冷却阶段趋于稳定并接近残余应力。SLM成形薄壁件最终残余应力小于加热过程中的瞬时应力峰值。随沉积高度的增加,热循环作用减弱,应力极大值下降幅度逐渐减小。经过多次热循环去应力退火作用后,SLM成形薄壁件过程中的热应力极大值下降幅度可达30%以上。