A6061铝合金脉冲MIG焊T型接头应力场有限元模拟

基于B样条拟合非线性曲面的优势建立B样条焊缝模型,根据脉冲熔化极惰性气体保护(MIG)焊接基-峰值电流热输入特点建立高斯面+锥形体组合热源模型,采用该模型模拟A6061铝合金脉冲MIG焊T型接头的温度场及应力场,并进行了试验验证。结果表明：模拟所得T型接头熔池的熔深和熔宽以及特征点峰值温度与试验结果间的相对误差不大于1.4%,验证了模型的准确性。在距焊缝中心约10 mm和30 mm处的纵向残余应力模拟结果与试验结果间的相对误差分别为28.0%和20.6%,其计算精度比采用简化焊缝及双椭球热源模型至少提高了15.7%。     

2A12铝合金高温拉伸热力耦合仿真模拟

采用实验与仿真的方法,先将试样加热到490℃保温50 min,取出立即进行水冷,获得固溶态2A12铝合金,设置320～380℃三组不同实验温度和0.18～9 s^-1四种不同拉伸速度进行拉伸,研究2A12铝合金加热到不同温度以不同拉伸速度进行拉伸对力学性能的影响。实验结果显示,相同温度下应力随着拉伸速率的升高而升高,而相同拉伸速率下应力随着温度的升高而降低。在ABAQUS/Explicit平台开展仿真研究,绘制拉伸试样模型,把实验数据分别导入模型中,设置热变形和损伤模型等相关参数,导出的仿真结果与实验结果吻合较好,表明所建立的热力耦合仿真模型能较好模拟2A12铝合金的单轴拉伸行为。     

基于热模拟试验的大尺寸6061铝合金轮毂旋压工艺

随着电池、轻量化技术的成熟,新能源汽车朝向大型化发展,带动大尺寸汽车轮毂的应用。开展大尺寸6061变形铝轮毂旋压工艺的研发,首先对6061铝合金进行等温热压缩实验,得到在不同温度和应变速率下的真实应力应变曲线,拟合出本构方程。将所得数据导入有限元仿真软件对某款大尺寸铝合金轮毂的轮辋进行旋压模拟,通过分析旋压过程中轮辋材料的流动,总结对比了轮辋上下分开旋压方案和轮辋上下同时旋压方案的优缺点;对轮辋旋压过程中的应力应变场、温度场的分布规律进行总结,验证该成形方案的可行性,为大尺寸铝合金轮毂的旋压成形提供理论支持和工艺参考。     

板材热轧热力耦合有限元模拟

建立了三维热力耦合问题弹塑性有限变形有限元方法,并对板材热轧过程进行了计算机模拟。材料流动应力模型中考虑了应变历史、应变速率和温度的影响,导出了与其相应的本构关系矩阵。应用该方法可以给出轧件变形过程中诸如温度场、应变场和应变速率场等各种热力结果。算例表明,该方法具有较好的精度。     

基于PAM-STAMP的7075铝合金T型材拉弯模拟与试验

基于通用钣金成形模拟软件PAM-STAMP.2G,建立了7075-O态和W态铝合金T型材变曲率拉弯成形回弹有限元模型。分析了补拉量、摩擦系数等工艺参数对回弹的影响规律。使用A-7B数控拉弯机进行拉弯成形试验,通过试验件的回弹量验证有限元模型对两种材料的预测精度,表明随着补拉量的增大,模拟与试验回弹量一致减小。建立的模型可应用于7075铝合金型材拉弯成形模拟。     

6061铝合金激光填丝焊接接头的组织与力学性能

通过显微硬度计、拉伸试验机、扫描电镜和X射线衍射仪等研究了激光填丝焊接6mm厚6061铝合金接头的显微组织和力学性能。结果表明:焊缝中心区域的显微组织为等轴晶,由α-Al固溶体组成,无β(Mg_2Si)强化相析出,近熔合区的焊缝组织为柱状晶;焊接接头焊缝的硬度最低,约为73HV,母材的硬度最高,约为110HV,随着距焊缝中心距离的增大,热影响区的硬度先呈波浪式增大,在距焊缝中心2.2~3.8 mm处有所下降,此外为热影响区软化区,在距焊缝中心3.8~4.4mm处又快速增大;焊接接头的抗拉强度为234 MPa,约为母材的71%,高于熔化极惰性气体保护焊接接头的;焊接接头均在焊缝处断裂,接头与母材均为韧性断裂。     

静轴肩FSW铝合金6061-T4板的T形接头组织特征及动静载特性研究

利用自主开发的静止轴肩焊接工具及工装,在不同的焊接参数下均获得到了外观成形良好、无焊接缺陷的T形接头,并对接头内部成形、显微组织、硬度、静载强度和疲劳性能及疲劳失效机制进行了研究.研究结果表明铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊T性接头内部质量良好,无缺陷,接头表面存在表面超细晶区,且焊核区内部由于流动状态不同导致组织及硬度存在一...     

铝合金焊接接头疲劳强度试验研究

通过焊接接头疲劳试验,对铝台金3A21和5083焊接接头疲劳性能和相应S-N曲线进行分析,计算对接和不同角接头疲劳强度和曲线参数,分析不同接头几何形状和焊趾半径对疲劳强度的影响,并且对不同几何型式的接头以及铝合金与钢焊接接头疲劳试验结果进行比较。不同的承载方式和接头几何型式导致应力集中;焊趾半径大小决定应力集中程度,最终影响焊接接头的疲劳强度。     

增材制造铝合金接头构件静力试验方案的设计与验证

为了验证增材制造的铝合金接头是否满足使用工况载荷要求,分析了影响试验精度的因素并确定试验夹具设计指标,设计了铝合金接头的静力试验方案并进行试验验证,获得了可靠的试验数据;通过试验结果与有限元仿真结果的比较,验证了试验方案的可行性和有限元分析结果的精度,为类似增材制造构件的静力试验提供了可参考的方法,具有工程应用价值和现实意义。     

基于热力耦合模型的切削加工残余应力的模拟及试验研究

航空精密薄壁零件具有复杂的型腔结构,切削加工残余应力是薄壁零件精度稳定性的重要影响因素,因此必须对切削加工残余应力进行研究。根据热—弹塑性有限元理论,建立切削加工三维有限元模型,对航空铝合金材料Al2A12进行切削加工非线性弹塑性有限元模拟分析,对切削加工表面残余应力进行预测和计算。通过有限元分析,得到不同切削参数、刀具参数条件下的已加工表面残余应力的模拟结果,并对结果进行比较分析,得到各个因素对工件已加工表面残余应力的基本影响规律;进行不同加工工序条件下的切削加工残余应力的有限元模拟,在加工表面已有一次切削加工残余应力分布的情况下,进行二次切削加工有限元模拟,得到二次切削加工对工件已加工表面残余应力的影响规律;并且进行不同切削参数对残余应力影响的试验研究,验证有限元模型的正确性。     

多道间断焊T型接头的数值模拟

不停输带压开孔操作的关键在于在线焊接 ,由于作业时不停止介质的传输 ,管道设备内部介质的压力、温度等特性会影响操作的安全性。在有内部介质流动的设备上进行在线焊接 ,局部高温是引起烧穿的主要原因 ,本文将间断焊技术引入在线焊接 ,对其温度场和应力场进行了数值模拟 ,结果表明 ,采用间断焊可以有效降低焊接时的温度 ,而且残余应力数值与连续焊相当。     

6061铝合金杯形件挤压成形模拟分析及实验研究

以6061铝合金杯形挤压件为研究对象,分别使用Deform-3D及MSC.Superform软件构建三维和二维弹塑性有限元模型,预测成形缺陷,分析了缺陷产生的机理并提出了提高模拟精度的方法,并进行了实验验证。结果表明,几种规格的铝合金杯形件均存在成形缺陷,主要表现为充填不足、折叠和裂纹。对于该轴对称问题,二维有限元模型的计算结果优于三维模型的计算结果,模拟结果与实验结果较吻合。     

6061铝合金微细刨削的表面粗糙度试验研究

试验研究了6061铝合金的微细刨削性能。在定制的精密雕铣床上,使用金刚石刀具在不同的切削条件下,对6061铝合金进行切削深度(0.005~0.1)mm的微细刨削,观察切削参数对工件表面粗糙度的影响。使用激光共聚焦显微镜对金刚石刀具以及各种切削条件下的加工表面进行分析。试验结果表明:切削速度和切削深度对铝合金工件刨削表面粗糙度影响很小,进给量是影响微细刨削铝合金表面粗糙度的主要原因。一般情况下,越小的进给量获得表面粗糙度值越小,但是进给量小到一定程度时,表面粗糙度趋于稳定。此时,工件表面的微裂痕,坑洞、划痕和材料本身的杂质是影响其表面粗糙度的主要因素。另外,单晶金刚石刀具的刃磨质量要优于聚晶金刚石刀具,因此可以获得更小的表面粗糙度值。结论表明,使用单晶金刚石刀具对6061铝合金进行切削速度v=2000mm/min、切削深度ap=10μm、进给量f=10μm的微细刨削可以获得Ra37.3nm的表面。     

6061-T6铝合金阶段性疲劳损伤试验研究

开展车用铝合金疲劳损伤检测与评估,对汽车轻量化材料的应用具有重要的理论意义和工程价值.基于CT损伤检测和缺陷重构技术,开展了6061-T6铝合金阶段性疲劳损伤特性研究.首先,对车用铝合金材料进行静拉伸试验和阶段性疲劳循环加载试验,得到了不同阶段的疲劳损伤试样.接着,利用基于X-ray的CT损伤检测,实现损伤试样内部的孔...     

微细铣削6061铝合金的刀具磨损试验研究

为了指导获得稳定的高精度微细铣削,以微细铣削中刀具的侧刃磨损带宽度及切削力为指标,进行了微细铣削刀具侧刃磨损研究。以航空电子领域应用广泛的6061铝合金为工件材料,设计进行正交试验,发现刀具侧刃的主要磨损形式是涂层脱落和刀尖破损,磨损机理是粘结磨损;关键铣削参数对刀具磨损的影响程度大小依次为:径向切深a_e、每齿进给量f_z、轴向切深a_p;关键铣削参数对铣削力的影响程度大小依次为:每齿进给量f_z、轴向切深a_p、径向切深a_e;获得了优化参数组合为a_e=0. 3 mm,fz=1μm/齿,a_p=0. 15 mm。研究结果有助于微细铣削中刀具磨损机理的深入研究,也为合理选用微细铣削参数提供了一定的理论指导。     

通过温湿度循环试验验证T型端子性能

压接的可靠性严重影响了车辆运行的安全性,因此需要通过对压接后的端子进行性能测试,通过分析性能测试参数,确定样件的性能满足车辆运行条件。本次试验通过模拟车辆运行环境工况,在极端的高低温和湿度的条件下,通过测试4组样件在高低温循环的恶劣条件下,样件的接触电阻和击穿电压等性能,验证压接样件的可靠性。从而验证压接在车辆上的可靠性。     

拉锻式摩擦塞焊的热力耦合解析模型和试验验证

为快速得到拉锻式摩擦塞焊的焊接工艺参数,对焊接过程进行预测,建立了摩擦塞焊过程的扭矩、轴向力、功率和能量等指标的力学模型和热力耦合解析模型。模型的输入量为焊接塞棒的几何参数、材料属性、焊接转速和进给速度,输出量为焊接过程的扭矩、轴向力、功率和能量等。在自主设计的拉锻式摩擦塞焊设备上进行了焊接试验。通过将试验数据的输入和输出指标与理论模型值进行对比分析,验证了理论解析模型的可行性。     

基于热力耦合的FDM成型过程模拟仿真与研究

为探究FDM3D打印工件变形、翘曲等缺陷的影响因素及其影响趋势,基于ANSYS有限元分析软件,利用生死单元技术与间接耦合分析,实了对FDM3D打印过程的可视化仿真,对打印件的成型过程进行了多组不同参数的模拟,得到了打印过程的温度场、应力场历程,对模拟后的模型测量得到翘曲量,以此对影响打印结果的各个参数进行优化。通过对数据的分析,得到了不同参数的改变所造成的影响以及各种工作参数影响工件缺陷的重要程度,为后续确定最优工艺参数与分析微观动态变化奠定基础,使得成型参数和温度参数有了量化分析的方法,从而提高成型精度。     

铝合金薄壁件加工变形试验验证及分析

针对不同几何尺寸的典型薄壁件,根据已有的铣削力数学模型,利用ANSYS 10.0进行薄壁件加工误差的理论分析,得出典型薄壁件加工变形的一般规律.在不同切削参数组下,进行实际铣削加工试验,测量其加工变形误差.由此来验证铣削力模型和有限元仿真的有效性.     

高强钢板热力耦合冲压成形数值模拟

以热冲压成形中常用的简单工件U型件为研究对象,采用有限元分析软件进行数值模拟,通过建立U型件热力耦合冲压成形有限元模型,研究改变板料初始成形温度、成形速度和保压时间等对板料成形性能的影响机理。探讨热冲压成形过程中协同控制板料初始成形温度、成形速度和保压时间等关键工艺参数的变化,确定优化方案,得到符合生产实际需求的工件。