动车组风缸安装结构强度与疲劳的仿真分析

动车组风缸安装结构在车辆运行过程中受到横向、纵向、垂向三个方向的冲击载荷作用,载荷工况相对复杂,为评估其强度与疲劳寿命,指导产品设计选型与结构优化,对风缸安装结构进行了冲击强度、疲劳强度和风缸组成模态仿真分析。计算结果表明,风缸安装结构冲击强度和疲劳强度满足轨道车辆标准要求,符合轨道车辆的安全运营需求,也为其他车下吊挂设备强度分析提供了可靠的依据。     

铝合金锭坯超声半连续铸造多物理场耦合数值模拟

对于有超声引入的铝合金大型锭坯半连铸过程,建立了声场、流场和温度场耦合的数学模型,合理地考虑了凝固过程不同状态铝合金的动力粘度和湍动粘度以及边界条件,并利用有限体积软件FLUENT求解得到了三维声场、流场和温度场分布.模拟结果显示,声场对流场和温度场影响很大.若超声振动的工艺参数设置合理,可使流场规模显著增加,有效地促进传热、传质和晶核弥散：可使温度场分布更加均匀,凝固前沿的温度梯度显著减小,对枝状晶向等轴晶转变有极大的促进作用.     

超声在铝合金半连铸中搅拌作用的数值模拟

针对含有相变的铸造过程,推导出了郎之万辐射压力梯度的矢量表达式,建立了声场、流场和温度场的耦合模型,并应用COMSOL Multiphysics软件求解出了声波频率为 20 kHz时的液穴内熔体流动速度分布和温度分布.模拟结果表明,超声处理能使熔体流动大幅度加强,形成流动漩涡,极大地增强了传热、传质和晶核的弥散;超声振动降低了过渡区域在圆坯轴向的温度梯度,使等轴晶更易形成.     

不同材质超声波辐射器的设计及铸造测试

设计了三种材质的超声波辐射器,并通过模态分析优化设计尺寸。同时,开展铝合金超声铸造实验测试了三种辐射器对熔体的耐腐蚀性和对凝固组织的细化效果。结果表明:当Ⅰ型钛合金、Ⅱ型钛合金、石墨辐射器的尺寸分别为134、132、74 mm时,它们与振动系统匹配最好;三种辐射器对铸锭组织均有细化效果,其中,Ⅱ型钛合金辐射器抗腐蚀性强,疲劳强度高,能够长时间连续工作,并具有稳定的细晶效果,可以应用于铝合金半连铸工艺。