模锻过程刚粘塑性有限元模拟中关键问题的处理

探讨了应用刚粘塑性有限元模拟金属成型过程中几个关键问题的处理技术,在此基础上提出一系列算法,开发了锻造过程通用有限元模拟系统,并采用该系统完成了发动机气门锻造过程中金属的变形分析与模具的优化设计。实例表明该系统是稳定而有效的。     

板料超塑胀形过程仿真及其应用

板料超塑胀形通常需要高温密闭环境,测试分析困难。本文在刚粘塑性有限元法的基础上开发了超塑胀形计算机仿真系统。应用仿真系统可对材料变形过程进行动态仿真,预测成形件壁厚分布,优化确定成形压力 时间曲线,为成形工艺设计提供有效分析工具。文中给出了“碗”形零件气压胀形仿真实例。     

热锻成形过程温度场的热力耦合数值模拟

介绍了采用刚粘塑性有限元法热力耦合数值模拟热锻成形过程的基本原理,导出了以节点速度和节点温度对时间的导数为基本未知量的热力耦合方程式。采用新开发的程序系统对20钢热镦粗成形全过程温度场进行了模拟研究,得出了反映热镦粗成形流动规律的网格变化图和反映温度场变化情况的温度分布图,并将热力耦合分析得到的热镦粗载荷与行程关系曲线与试验测得的曲线作了比较,两者基本相符。     

高速钢扁锭锻造内部裂纹产生原因研究

在微机上采用刚粘塑性有限元分析法对高速钢锻造过程进行模拟研究，分析出了形成纵向裂纹的原因主要是由于锻造过程中双鼓形的存在，锻平时横截面内出现较大横向拉应力，其数值超过坯料强度而形成。据此提出了合理工艺参数和改进锻造工艺措施，有限元分析结果与实际相符，说明该微机模拟系统的设计是正确的。     

基于刚粘塑性有限元模拟的汽轮机叶轮模锻的预成形优化

针对汽轮机叶轮模锻的预成形设计,本文建立了以打击能耗最低和模具作用载荷最小为目标函数,以完全填充为约束条件,以坯料初始高径比为优化变量的预成形坯料优化方案。利用刚粘塑性有限元方法模拟汽轮机叶轮等温模锻成形过程,具体分析了不同坯料初始高径比对成形载荷、塑性应变能以及分流面的影响。数值模拟结果表明获得的预成形H/D最佳尺寸可明显减少模锻锤击次数和模具磨损。所提出的有限元模拟预成形优化方法十分有效,克服了以往凭经验设计的弊端。     

TC6钛合金盘等温锻造时晶粒尺寸的数值模拟

在变形温度为800～1040℃，应变速率为O．001～50s^-1和高度压缩量为50％的条件下，实验获得了TC6钛合金的流动应力，并在相同变形条件下定量研究了α相晶粒尺寸的变化。分析实验研究结果，建立了TC6钛合金在高温变形时的本构关系，并给出了表征TC6钛合金高温变形时α相晶粒尺寸演变的Yada模型。应用FEM模拟了TC6钛合金蜗轮盘在等温锻造过程中α相晶粒尺寸的变化。研究了变形工艺参数(压下量、变形温度、变形速度和摩擦因子)对零件内部α相晶粒尺寸的影响。     

有限元模拟软件在铜扁线拉拔力计算过程中的应用

为准确把握铜扁线拉拔过程的拉拔力,首先采用三维造型软件Pro/E 4.0分别建立了铜扁线坯料模型和拉拔模具的有限元模型,然后通过DEFORM软件采用刚粘塑性有限元法对铜扁线拉拔成形过程进行有限元仿真,计算出所需拉拔力.同时采用已有的拉拔力计算公式计算相同规格铜扁线拉拔成型所需的拉拔力.最后将有限元模拟所得结果与通过三个具有代表性公式计算出的结果进行对比分析得知,经过修正后的克拉西里希柯夫公式计算出的拉拔力与模拟出的计算结果最为接近.     

刚粘塑性有限元法中防止迭代发散的措施

从稳定速度场的角度出发,提出了一套防止迭代发散的综合措施,主要包括速度缩减因子和步长增量的自动调节及基于前面两步速度场的速度修正。在采用这些方法仍无效的情况下,可利用直接迭代法在当前状态重新生成速度场。这样处理能保证模拟过程的顺利进行。     

无网格法在金属成形模拟分析中的应用

利用无网格再生核质点法对金属塑性变形过程进行模拟仿真分析,讨论了无网格法的研究进展,无网格PKPM技术的基本原理和方法,以及应用无网格法进行金属成形过程仿真分析的关键技术,并通过塑性材料数值分析实例,验证无网格法框架下进行金属成形过程模拟分析的可行性和有效性。     

控制金属流动模式的模锻设计新方法及其应用

结合有限元法（ＦＥＭ）和上限元技术（ＵＢＥＴ）各自的优点,将有限元正向模拟和上限元反向模拟相结合,通过反复地模拟、修正,控制模锻过程中金属的流动模式,从而进行模锻设计。实际应用表明,该方法是可行的。     

扭臂模锻成形过程的三维有限元模拟

针对扭臂模锻成形过程,采用三维刚塑性有限元法进行了数值模拟,分析了金属的塑性变形行为,对可能产生的缺陷进行预测,给出了等效应力、等效应变的分布情况,从而为工艺制订和模具设计提供理论依据。     

往复成形精冲过程数值模拟

在强力压边精冲、对向凹模精冲、振动修边和往复冲裁等传统金属塑性加工工艺特点的基础上，提出了往复成形精冲，并对新方法的工艺过程建立了力学模型，进行了数值模拟，旨在突破精冲板厚极限，拓展精冲技术的应用范围。     

非稳态轧制过程的热力耦合刚塑性有限元模拟

采用三维大变形热力耦合刚塑性有限元法对平板轧制咬入阶段进行仿真,仿真条件与实际轧制过程一致。将仿真结果与实际生产数据进行比较,结果表明采用该方法对非稳态轧制过程进行仿真是可行并且可靠的。研究了非稳态阶段的轧制力分布特点和轧件的变形特点,分析了轧件表面温度对头部厚跃现象的影响规律。     

钢板冷却过程的有限元建模与仿真

通过对某钢铁厂宽厚板生产中加速冷却过程的研究,在对冷却对象进行传热分析的基础上,构建了冷却对象的传热数学模型,并用有限元法求解,建立了仿真模型,并对其进行了仿真实现。最后对模型的计算结果与现场实测值进行比较,结果基本吻合,这表明仿真模型能够较好的模拟现场实际,具有实用价值。     

非稳态轧制过程的热力耦合刚塑性有限元模拟

采用三维大变形热力耦合刚塑性有限元法对平板轧制咬入阶段进行仿真,仿真条件与实际轧制过程一致。将仿真结果与实际生产数据进行比较,结果表明采用该方法对非稳态轧制过程进行仿真是可行并且可靠的。研究了非稳态阶段的轧制力分布特点和轧件的变形特点,分析了轧件表面温度对头部厚跃现象的影响规律。
     

反向模拟基本技术及其在精密锻造中的应用

介绍用上限元法进行反向模拟的基本技术和“先内后外”的精密模锻设计，以及采用以上技术以上对生产锻件进行模拟设计的成功实例。     

前轴精制坯辊锻成形过程的数值模拟

以刚塑性有限元法为基础，利用Deform-3D软件对汽车前轴精制坯辊锻过程进行三维刚塑性有限元模拟。揭示了前轴辊锻变形过程中金属的流动规律，分析了辊锻成形过程中各道次辊压所造成坯料各部位的应变分布情况，以及三道次辊锻过程中模具的受载情况，从而为前轴辊锻制坯工艺及模具设计提供了可靠的理论依据。     

剪刃几何形状对回转式飞剪机剪切力的影响分析

在板材剪切加工过程中,影响剪切力的因素很多。文中主要从剪刃的几何形状对剪切力的影响进行研究分析。基于塑性有限元法对板材加工过程进行有限元分析,得出了板材的剪切力行程曲线,通过对曲线的分析,获得剪刃为一弧形刃一平行刃这种组合方式的合理性与可行性。     

轴承套圈锻造过程的计算机仿真研究

本文运用MSC-Marc软件对轴承锻造加工过程进行了计算机仿真.以金属成形理论和有限元方法基本原理为基础,建立了热力偶合刚粘塑性轴承锻造模型.包括对材料特性进行了完整的描述,确定了成形模拟中体积不可压缩实现方法.以二代轮毂轴承外圈锻造为例进行模拟分析.模拟分析中进行了冲头力的计算及对两次预成形模型的实验和模拟结果的对比;提出了产生过大冲头力的一个原因是最终成形阶段工件在模腔内分布不均使变形速率急剧增加;分析了工件应力和模具结构的关系及其优化问题,对冲头的倒角圆弧半径作了优化;对温度效应、表面质量和金属流线等锻造设计有关问题作了讨论.提出了预成形坯的设计优化准则,以此设计了二代轮毂轴承外圈的优化的预成形结构,冲头力比原设计下降了一半以上.     

基于LS-DYNA的铣削过程三维仿真研究

金属铣削是一个弹塑性变形和断裂的复杂过程，基于LS-DYNA对铣削加工系统建模，对系统进行动态三维仿真，并对7075铝合金材料进行铣削力动态实验测试，将其与仿真结果进行比较，验证仿真计算可靠性，对铣削温度分布进行了分析，通过调整仿真铣削模型的参数，对铣削过程进行优化，降低铣削力的大小，保证铣削过程的稳定和加工的质量，提高切削效率。