基于牛顿迭代算法的伺服压力机控制系统研究

为了实现伺服压力机滑块位移在特定工艺条件下的精确控制,以四连杆压力机为研究对象,以实现拉深工艺曲线为例,提出了基于牛顿迭代法伺服控制系统的设计方案。通过几何方法建立曲柄转角-滑块位移的数学方程式,得到运动学方程并进行仿真,根据仿真数据拟合出曲柄转角-滑块位移的数学关系式;利用MATLAB软件拟合目标工艺曲线,基于牛顿迭代算法实现了利用滑块位移对曲柄转角的多点一次性精确求解,并进一步利用计算结果拟合出曲柄转角-时间的函数;推导出控制周期内目标工艺曲线滑块位移对应的脉冲频率与个数,利用STM32实现输出目标脉冲。研究结果表明,目标工艺曲线与滑块实际位移曲线基本吻合,证明了该控制系统的设计方案可以实现对滑块位移的精确控制。     

基于弹性应变能密度的结构损伤与断裂判据

本文针对材料变形损伤与断裂过程进行了文献资料的综述,并在此基础上,总结出了由弹性应变能密度表征的结构损伤与断裂判据。该判据综合应用了连续损伤力学、细观损伤力学和断裂力学的方法,从材料力学性能参数和构件几何要素出发,对结构件的变形损伤和断裂行为进行了数学描述。     

基于弹性模型的三角网格曲面优化展开

根据材料力学中杆件的变形及弹性变形能分析,提出了曲面展开的弹性变形模型。根据边的变形情况,将曲面展开分为约束展开和无约束展开,并对每种展开方法进行分析。特别是约束展开时产生的变形能,根据曲面展开时的判断准则,对弹性变形能进行释放,得到优化的曲面展开。最后给出了曲面展开的算法步骤及实例。该方法中曲面展开的局部精度较易控制,因此较之以前的方法,更能有效地解决CAD/CAGD中曲面展开问题。     

基于板料理想成形的有限元方法研究

基于UG的CAD技术,构造了复杂形状拉深件成形快速模拟系统的前、后置处理模块;基于理想变形理论,给出了用于板料成形过程分析的快速有限元法数学公式和有限元表达.在此基础上,对带内凹的斜壁盒形件拉深成形过程进行了分析,给出了拉深件厚向应变分布以及优化后的零件形状.     

车削加工工件变形补偿有限元计算新方法的研究

建立了轴类工件车削加工不同装夹方式的三维弹性力学模型.并结合切削力计算公式,提出在考虑3个切削分力同时作用下,工件空间弹性形变的有限元计算方法.所得计算结果直接应用于轴类零件加工,实现了刀具轨迹补偿和切削参数的优化.     

基于位移迭代的伺服电缸压力控制模型

为了解决传统伺服电缸压力机在扭矩模式下控制精度受系统阻尼影响,不适用于大量程的压力控制的问题,设计了一套伺服电缸压力机系统,采用基于位移迭代的压力控制模型,利用被压工件材料的压力与变形之间的本构关系,通过调整电缸输出位移,控制被压工件的变形量,实现基于位移迭代的压力控制,从而克服了系统阻尼对控制精度的影响,使伺服电缸压力控制精度高于±0.6%,且压力越大,控制精度越高。研究成果使得普通电缸也能够满足大量程、高精度压力控制的需求,大幅降低了伺服电缸压力机系统的制造成本。     

具有巨大超弹性的铁基形状记忆合金

形状记忆合金是具有受热时即可回复原形（即形状记忆效应）的合金,但许多形状记忆合金还有另一种特性即是“超弹性（拟弹性）”。一般金属材料的弹性变形量都小于1％,而形状记忆合金的超弹性却可达到几个百分点的可逆弹性变形。超弹性是应力诱发马氏体在取消载荷时由于逆相变而发生的,一般在具有相变滞后小的热弹性型马氏体转变的合金中都会表现出显著的超弹性。Ni-Ti系形状记忆合金即使是多晶材料也可得到7％以上的超弹性回复应变,因而已广泛应用于眼镜框架和医疗导丝等方面。但Ni-Ti形状记忆合金冷加工性很差,原材料昂贵,制造加工难和价格高等原因而大大限制了其应用范围。     

基于矢量运算及半步长迭代算法相结合的刀补算法研究

分析了空间矢量运算和计算机半步长迭代算法,提出了以空间矢量计算等距线和以半步长迭代算法处理刀具轨迹转接过渡相结合的新型刀补算法,通过运用空间矢量运算来处理刀补轨迹数据,使用半步长迭代算法,判断等距线间有无交点和求交点,解决了传统刀补平面几何处理的繁冗问题。     

基于试验数据关系模型的焊接变形计算方法研究

运用固有应变弹性有限元法计算焊接变形时需要输入焊接结构的固有应变值,为了方便固有应变值的计算,文中应用了一个无量纲热输入参数,建立了基于试验数据的固有应变与无量纲热输入参数的关系模型。最后,计算了4个案例的焊接变形,结果表明整体变形的计算值与试验值的平均相对误差符合工程要求。     

基于BP神经网络的数字图像相关非迭代灰度梯度算法

为了提高非迭代灰度梯度算法的亚像素位移求解精度与效率,提出一种基于神经网络的非迭代灰度梯度改进算法。该算法应用BP神经网络直接建立变形前后散斑图子图像的灰度及灰度梯度与亚像素位移之间的非线性映射关系,无需对相关系数进行最小二乘优化求解。应用模拟散斑图像对算法的亚像素位移求解精度与效率进行了验证。结果表明,作者提出的算法的计算精度与效率较传统的非迭代灰度梯度算法均有提高。最后进行了真实的刚体平移实验,其结果进一步证明了作者提出的算法的有效性。     

基于有限元反向法的板料成形毛坯设计

由反向法计算出的毛坯存在一定的形状误差。为获得优化的毛坯 ,根据冲压件成形后的形状误差和变形趋势 ,提出了毛坯形状修正算法。结合Hyperform和Dynaform软件应用所提出的毛坯形状修正算法实现了毛坯设计方法。数值模拟结果表明 ,这种设计方法具有较高的精度和计算效率的同时 ,还可以评价冲压件的成形性。     

弹塑性大变形有限元法在直缝焊管成型中的应用

采用弹塑性大变形有限元法研究了直缝焊管成型过程,针对边界非线性问题,首次导出了位移边界条件的迭代方法,分析了33.5mm×2mm双半径焊管管坯表面的应变分布规律。该方法也适用于冷弯过程。     

Review on finite element analysis of welding deformation and residual stress

Welding deformation and residual stress have negative influence on assembly accuracy and service performance. Thermal elastic plastic (TEP) and inherent strain finite element analysis (FEA) methods were used to study this challenge. Basic principle of these two methods was first introduced. The influence of welding process, constraints, solid phase transformation and multi-pass welding on deformation and residual stress was discussed, and computation accuracy and efficiency were summarised. Loading method of inherent strain in inherent strain FEA was analysed, interface element was introduced to simulate effects of the gap on deformation in assembly welding especially for large structures. The future work, including accurately multiscale TEP model, efficiently transient prediction method of large structures, and flexible evaluation software, was planned.     

基于有限元逆向法和正向法的板料成形过程中合理毛坯形状的确定

合理的毛坯形状可以提高板料成形质量,降低成本.有限元逆向法确定简单形状零件的毛坯具有很高的可靠性,但不适合于单独用来确定带有拉深筋及切边余量大的覆盖件拉深成形板料毛坯.本文采用有限元逆向法和正向法结合的方法,确定覆盖件零件的成形毛坯,并用物理实验验证了其合理性.     

空拔管成型过程的非线性有限元分析

采用弹塑性大变形与接触非线性有限元法,视模具为弹性体,真实地模拟了管材从锥模拔出的过程.数值计算结果给出了管材在不同的拔制阶段的应变与应力分布.根据稳定拔制阶段的轴向应力分布计算了拔制力,讨论了弹性恢复对管材直径的影响以及管材拔出锥模后的残余应力分布.     

采用热弹塑性有限元方法预测低碳钢钢管焊接变形

用有限元分析软件ABAQUS Code开发了用于模拟焊接温度场、焊接残余应力和焊接变形的热弹塑性有限元计算方法.通过建立三维有限元模型,预测了低碳钢钢管多层焊接时的温度场和焊接变形,并通过试验验证了所提出计算方法的精度和有效性.结果表明,在多层焊接条件下,采用有限元方法计算得到的焊接变形与试验结果十分吻合.     

基于ANSYS的拉丝机塔轮轴的有限元分析

利用ANSYS对拉丝机塔轮轴进行模拟,分析塔轮轴在4种拉拔工艺下钢丝对轴的径向力、扭矩等交变载荷下的变形、应力场等,并对断口进行失效分析。结果表明,在拉丝机的4种拉拔工艺中,塔轮轴的总体形变从第二阶梯轴开始,最大变形量出现在挡板前端。塔轮轴的最大变形量1.24mm,最大等效应力336.75MPa,最大等效应变1.67×10-3,最小疲劳寿命2.29年。疲劳敏感曲线随加载历程的变化趋势依次为微变,骤减,趋于稳定。第二与第三阶梯轴的轴肩处受到大小相等、方向相反的载荷作用,使载荷之间的截面发生相对错动,形成剪切形变。塔轮轴的等效应力、应变的峰值集中于轴肩处。塔轮轴失效属于疲劳断裂。塔轮轴在交变载荷下,出现滑移带、挤出脊和夹杂物开裂现象,裂纹核成为微裂纹源,扩展为宏观裂纹,最终达到断裂极限,发生断裂。     

Simulation of casting deformation based on mold surface element method

Deformation of casting during the solidification process has puzzled many engineers and scientists for years. In order to attain the goal of near-net forming by casting, numerical simulation is a powerful tool. Traditional methods compute the thermal stress of both the casting and the mold. This method suffers the problem of massive calculation and failure of convergence. This paper proposes an improved Mold Surface Element Method, the main idea of which is to use the surface elements instead of body elements to express the interactions between the casting and the mold. The proposed method shows a high computation efficiency and provides satisfactory precision for engineering. Two practical casting products were used to verify the proposed method. The simulated results agree well with those observed in practical products. The proposed method is believed to benefit production practice and to provide theoretical guidance.     

Die structure optimization of equal channel angular extrusion for AZ31 magnesium alloy based on finite element method

Three-dimensional(3D)geometric models with different corner angles(90°and 120°)and with or without inner round fillets in the bottom die were designed.Some important process parameters were regarded as the calculation conditions used in DEFORMT M-3D software,such as stress—strain data of compression test for AZ31 magnesium,temperatures of die and billet,and friction coefficient.Influence of friction coefficient on deformation process was discussed.The results show that reasonable lubrication condition is im...     

基于有限元模拟的数控弯管过程轴力和弯矩的分析计算

获取管材数控弯曲过程中的轴力和弯矩,有助于对成形机理的了解和后续的回弹分析,以及为选择设备和设计模具提供重要依据。提出了基于三维有限元模拟的数控弯管过程中轴力和弯矩的求解方法,详细阐述了其实现过程。采用该方法,分析了轴力和弯矩随弯曲角的变化特征以及工艺和材料参数对轴力和弯矩的影响规律:随着弯曲过程的进行,塑性变形区的轴力变化不大,弯矩呈指数关系变化,而弯曲变形区刚性端的轴力几乎线性递增,弯矩类似于阻尼正弦曲线变化;弯曲速度和材料强度系数的增大以及弯曲半径和硬化指数的减小会引起轴力和弯矩的增加。文中提出的方法也可推广应用于板材、其他型材和管材的弯曲。