双频电磁约束成形过程的温度场研究

以耐热不锈钢为实验材料，利用自制的真空电磁约束成形定向凝固实验设备，测试并分析了双频电磁成形过程中样件的温度场及其影响因素，结果表明：合理的预热感应圈结构使送入固态料棒的温度分布合理；在预热感应圈不影响成形感应圈的磁场分布的情况下，预热感应圈能调整熔体的温度分布，提高熔体的过热度；屏蔽罩能够调节成形感应圈内熔体的温度分布，使熔体的下固／液界面上移，使成形感应圈内的熔体处于理想状态，侧表面垂直，位于电磁压力最大作用范围内；在其他条件一定时，抽拉速度争电源功率必须良好匹配，才能实现使金属熔化争凝固的动态平衡。     

钢的电磁约束成型定向凝固工艺研究

以１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ为实验材料，对钢的电磁约束成型定向凝固工艺进行了一定的探索，获得了合理的感应器结构和理想的工艺参数，并成功地抽拉出直径２５ｍｍ、表面光滑、内部为柱状晶组织的试样。     

钛合金冷坩埚定向凝固过程温度场数值模拟

基于电磁场Maxwell方程组以及带有一定运动速度的连续介质凝固模型,建立了连续熔铸与定向凝固过程温度场数值计算模型,并对线圈匝数为4匝、输入电流密度为6.6×1010A/m2、电源频率为50 000 Hz时,扁形锭的电磁感应加热升温过程进行了模拟研究,得出了Ti-6Al-4V合金的温度场变化情况.结果显示,从开始加热的几十秒时间内,扁形铸锭温度上升很快;接近100 s时,铸锭温度分布趋于稳定;接近300 s时,铸锭自身基本达到热量平衡.     

铸件在凝固过程中瞬态温度场和热应力场分析

用有限元方法分析了铸件在凝固过程中的温度变化及由此产生的热应力分布 ,用大型通用有限元软件ANSYS为工具进行数值计算分析 ,并给出了计算结果 .     

锻造成形过程中温度场的有限元分析

论述了刚塑性有限元分析方法的基本原理，建立了热力耦合分析模型，开发了热力耦合刚塑性有限元分析软件．通过将圆柱体镦粗过程的模拟结果与有关文献中的模拟结果的比较，说明了该分析方法和程序的可靠性．采用新开发的程序系统对45#钢热镦粗成形进行了模拟分析，得出了反映温场变化的温度分布图，揭示了成形过程中塑性变形和温度场之间的内在联系．     

薄壁管轴压精密成形过程中的无模约束自由变形特征

以实验研究和有限元数值模拟相结合的方法,对管轴压成形无模约束自由变形规律进行了研究.发现无模约束自由变形区的形状主要受管坯直径和模具圆角半径的影响;自由变形区的形状与模具圆角的形状差别较大,并且在成形达到稳定状态之前的过程中仍不断变化;模具的圆角半径r对自由变形区形状的影响较大,存在一个临界模具圆角半径r0.当r＜r0时,相对间隙△/2r＞1,自由变形区的卷曲半径大于模具圆角半径;当r＞r0时,△/2r＜1,自由变形区的卷曲半径小于模具圆角半径.     

单晶连铸凝固过程温度场数值模拟（Ⅰ）——温度场的物理模型及 …

通过对单晶连铸凝固过程原理的分析,建立了温度场计算的物理模型及数学模型。利用该模型通过数值计算可以将工艺参数和固液界面的形状与位置定量的联系起来,为单晶连铸凝固过程的自动控制提供理论依据。     

沥青路面非线性瞬态温度场的分析

沥青路面温度场属于非线性瞬态温度场,其微分方程难于求得解析解.通过对进入路表的对流换热、太阳辐射及辐射换热等方面进行全面地分析.其中包括采用有限元按平面问题进行瞬态温度场的分析,在空间域上采用有限元离散,在时间上则采用差分法.通过与实测的结果比较分析可见,在正确的掌握边界条件、路面材料特性参数及本地区气候条件情况下,能够可靠地计算出不同位置、不同时间路面结构的温度分布.以便于进行温度应力的计算.     

复杂铸件三维温度场有限元分析

对柴油机缸盖铸件三维温度场进行有限元分析，得到从浇注到室温全过程的温度场，计算结果表明三维温度场的数值模拟能反映铸件冷却过程温度场的变化，与实测结果相符合。并评价了三种落砂温度工艺方案，结果表明落砂时间对铸件残余应力的大小有很大影响。     

金属凝固过程中的瞬态温度场及热应力场的有限元分析

本文利用等强化材料的在屈服函数中不考虑相变因素的变系数、含相变的非线性热弹塑性增量泛函,融合凝固理论,用有限元素法,迭代法及修正的第三类边界条件,对金属凝固过程中的瞬态温度场进行数值模拟和热残余应力分析.作为算例,本文对轴对称灰口铸铁在砂型铸造中的温度场进行了数值分析及测试,同时作了热应力分析.     

脉冲电流频率对电磁成形板料变形高度的影响

用ANSYS/LS-DYNA对平板件电磁成形进行了有限元分析,其中成形载荷简化为正弦载荷,载荷沿板料径向也是正弦变化。在载荷幅值相同的情况下,对各向同性薄板材料进行了不同加载时间的分析,结果表明:随加载时间的增大,板料的最大变形高度先是增大,然后减小,当加载时间增大到一定程度时,板料的最终变形程度差别不大。通过推导加载时间与脉冲电流频率的关系,得出了脉冲电流频率对板料变形高度的影响:随脉冲电流频率的减小,板料的最大变形高度先是增大,然后减小,当脉冲电流频率减小到一定程度时,板料的最终变形程度差别不大。     

采用非线性估算法对铸造界面传热系数的研究

以试验中测得的铸件和铸型接触界面上的不同位置的温度为前提,利用有限元分析软件ANSYS模拟了铸造凝固过程的温度场,分析了在考虑热阻和不考虑热阻的情况下,计算结果对数值模拟准确性的影响;采用Beck非线性估算法求解了铸件和铸型间的界面传热系数,发现了金属铸造界面传热系数随时间的变化规律,以及铸型厚度对界面传热系数的影响.     

基于ANSYS软件二次开发的铸造充型和凝固耦合过程数值模拟研究

对于ANSYS软件的通用性和缺乏专业针对性的特点。采用ANSYS提供的二次开发工具开发了中文界面的铸造充型和凝固耦合过程数值模拟系统,实现了模块界面简洁和易操作性的预期功能,并证实了以ANSYS为平台开发专业模块的可行性。     

不同约束下H型钢柱火灾行为的非线性分析

随着钢结构在建筑工程中发挥着日益重要的作用,其防火问题成为一个不可回避的重大课题。因此,钢结构在火灾温度场下的破坏机理研究显得尤为重要。本文假设火灾温度场为ISO834曲线,考虑热辐射和热对流共同作用的四面受火情况,通过有限元数值方法模拟了H型钢柱随时间变化的温度场分布。根据热传导得到的瞬态温度场,并且考虑到钢材物理特性随温度变化引起的材料非线性及几何非线性,进行了受压钢柱在不同约束条件下的热应力分析。论文分别对两端铰支、两端铰支且限制轴向位移等情况下,H型钢柱随温度变化的应力、位移等热响应进行了模拟计算。结果表明,轴向约束的提高在一定程度上降低了高温下钢柱的极限承载力及极限温度承载力。     

锥形件无芯模旋压的静态有限元分析

采用有限元数值模拟方法研究了无芯模旋压的几种可能方案及各自优缺点，并以锥形件无芯模旋压为代表，依据静态隐式有限元法建立了用于分析无芯模旋压的简化模型。通过有限元分析，得到了锥形件无芯模旋压时的位移场、壳体中面上的经向应力场、纬向应力场、等效应力场、塑性区分布和主应力场。模拟结果与实验相符，表明所建立的有限元模型能够正确反映无芯模旋压的实际工艺。     

钢板激光多次扫描弯曲成形的数值模拟

利用有限元分析软件MSC．Marc，建立了中厚钢板激光多次扫描弯曲成形过程的三维弹塑性非线性热力耦合有限元模型．计算了整个激光弯曲成形过程中温度场、应力场和位移场的分布．实时测量了板材自由端一点位移和下表面三点温度随时间的变化．计算结果和实验结果吻合较好．用建立的模型分析了多次扫描过程中随扫描次数增加弯曲增量逐渐减小的原因．为激光弯曲成形工艺的实际应用奠定了理论基础．     

车辐式结构找形分析的逐点去约束法

车辐式结构是一种双层索系的柔性结构,需要通过找形分析确定结构的初始预应力态.与索膜、索网结构等柔性结构不同,车辐式结构的找形分析不是用给定的预应力值寻找结构位形,而是从给定的位形出发求解可能存在的预应力分布情况.目前已有的找形方法有平衡矩阵理论、力密度法、动力松弛法、非线性有限元法等.除了非线性有限元法外,其他方法都难以直接通过通用有限元软件进行找形分析.本文在平衡矩阵理论的基础上,将车辐式结构整体找形问题转化为针对每个节点处3个索杆单元的计算.通过使每个节点在预应力作用下达到设计位形,求出结构初始应力态的预应力分布.这种方法不但能够直接用于有限元软件的计算,还能够判定结构的初始应力态是否存在.     

复合型裂纹扩展过程的温度场分析

针对实际工程结构中广泛存在的Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹,以有限元软件ANSYS为平台,采用能量释放率准则作为判定依据,模拟了复合型裂纹的扩展路径;将裂纹扩展过程中裂尖前面耗散的塑性功视为内热源,采用热-力耦合方法,分析了扩展过程中的裂尖温度场变化,讨论了预制裂纹角对裂尖起裂塑性区和起裂温度的影响.通过与红外热像仪记录的实验结果进行对比,发现有限元模拟结果与实验结果一致.