数值模拟技术在锻造成形中的应用

锻造成形过程是一个非常复杂的弹塑性大变形过程,有限元法是用于锻造成形过程模拟中一种有效的数值计算方法。本文介绍了数值模拟技术在金属锻造成形中应用的基本理论、模拟中的关键技术,阐述了锻造成形数值模拟技术的现状及发展趋势。     

锻造预成形工艺三维塑性有限元模拟

综述了目前锻造成形工艺数值模拟的发展现状，对三维锻造过程数值模拟技术的软件系统实现提高了可靠的处理方法，并建立了通用三维刚塑性／刚粘塑性有限元数值模拟系统。对圆饼类锻件的镦粗预成形工艺进行了过程模拟，首次模拟了连杆滚挤预成形工艺，分析了摩擦条件对成形过程的影响，对于模拟整个多工位锻造过程，实现合理的预成形工艺和模具设计具有重要意义。     

三维有限元模拟技术在金属塑性成形中的应用

金属塑性成形过程是一个非常复杂的弹塑性大变形过程，有限元法是用于金属成形过程模拟中一种有效的数值计算方法。本文概括地介绍了弹塑性、弹粘塑性、刚塑性、刚粘塑性四种有限元法，系统地讨论了有限元模拟中的关键技术，即几何模型的建立、单元类型的选择、网恪的划分与重划分、接触和摩擦问题等技术，并结合实例说明了三维有限元模拟在金属塑性成形领域中的具体应用。最后，基于现存问题提出了自己的见解。     

锻造预成形工艺三维塑性有限元模拟

综术了目前锻造成工艺数值模拟的发展现状，对三维锻造过程数据模拟技术的软件系统实现提高了可靠的处理方法，并建立了通用三维刚塑性／刚粘塑性有限元数值模拟系统。     

中空分流锻造成形机理及成形力的计算

综合分析了国内外中空分流锻造成形研究取得的进展及存在的不足;为研究中空分流锻造成形机理,设计了材质、外轮廓尺寸、齿数及模数相同的实心和空心圆柱直齿轮,采用刚塑性有限元法对两个齿轮闭式模锻成形过程进行了模拟分析,得到了等效应变与等效应力场、金属流动速度场和成形力曲线的变化规律;以已有闭式模锻成形力的计算公式为基础,建立了中空分流锻造成形力新的计算公式,并采用有限元模拟计算和试验验证了公式的可行性。     

数值模拟在锻造成形中的应用

介绍了锻造成形数值模拟中的刚(粘)塑性有限元基本理论、模拟中的关键技术和实现过程，阐述了锻造成形数值模拟的现状及发展趋势。     

气门弹簧座多工位锻造工艺优化及数值模拟

多工位高速锻造技术是一种新型锻造技术,在很多发达国家已经得到广泛应用,它在提高生产效率的同时也节省了成本。利用Deform-2D软件分别对柴油机气门弹簧座多工位锻造的两种不同方案进行了数值模拟,对模拟得到的应力分布、载荷变化分布、变形量和损伤值分布等信息进行了分析与比较。优化目标要求在多工位高速锻造过程中每个工位模具载荷较小且每工位分布均匀,同时生产出的零件表面质量好,无裂纹。而第2种方案更符合此优化目标。经试验验证,按照第2种方案生产出的零件填充饱满,无裂纹等缺陷,更适用于采用多工位高速锻造的方法进行锻造。     

冠型齿坯锻造过程的数值模拟

应用刚塑性有限元法数值模拟锻造加工过程，并以冠型齿坯为例进行模拟分析，结果表明数值模拟能为选择工艺参数、模具设计提供许多有益的信息，是设计模具的有力手段；同时还表明冠型齿坯的锻造分镦粗、预锻、终锻三工步，其中以预锻模的设计最为灵活、重要，合理的设计各工步是保证最终获得合格产品的保证。     

金属三维挤压成形过程数值模拟的若干关键技术

推导了采用六面体等参单元网格划分的金属三维挤压成形过程数值模拟中的摩擦力功率泛函在局部坐标系的一阶和二阶偏导数的表达式 ,提出了有效的三维六面体网格划分和网格质量控制技术处理方法。以此为基础 ,建立了三维刚塑性有限元数值模拟系统和六面体网格再划分系统。方坯料反向挤压过程数值模拟的结果与实验非常吻合 ,验证了所推导的公式和开发的系统 ;圆坯料侧向挤压过程的模拟验证了提出的网格质量控制技术的第三种方法。     

万向节叉热成形过程模拟研究

建立了万向节叉热成形工艺的刚粘塑性有限元模型，分析了在不同毛坯尺寸下万向节叉热成形过程的变形情况及可能产生的缺陷，为获得合理的毛坯尺寸提供了理论依据。     

塑性成形有限元模拟六面体网格划分和再划分技术

总结了使用三维六面体单元有限元技术模拟塑性体积成形时的网格自动划分技术和自适应网格再划分技术,并分析了各种技术的优缺点。     

钛合金连接管件内径滚压成形的数值模拟

采用有限元软件DEFORM3D对U型套管形状钛合金连接管件内径滚压成形过程进行了三维刚塑性有限元模拟，得到变形区的速度场，以掌握管壁金属产生塑性变形填入套管凹槽的成形行为。井对影响连接件性能的齿槽尺寸、压下量进行了模拟，这对分析连接件密封质量具有一定的指导意义。     

塑性成形三维数值模拟中的模具几何描性技术

详细讨论了塑性成形有限元三维数值模拟中主要几种模具几何描述优缺点，对塑性成形三维数值模拟中的模具几何描述方法的选取具有重要的参考价值。本文还总结了塑性成形有限元三维数值模拟中模具同和何描述技术的发展趋势。     

无缝钢管局部径向模具塑性成形过程的三维有限元数值模拟

采用大变形弹塑性有限元理论，用DYNA3D(研究版)有限元软件，对无缝钢管局部径向模具塑性成形过程中当凸模的凹槽尺寸与凸模的圆弧半径发生变化时进行了数值模拟研究，得出了对成形钢管表面质量控制具有重要参考价值的结论，解决了成形钢管表面的压痕问题。     

压气机静子叶片锻造过程的三维刚粘塑性有限元模拟

利用三维刚粘塑性有限元法对某重型燃机压气机静子叶片的锻造过程进行了数值模拟分析,揭示了叶片锻造变形规律,并以实际锻造工艺试验对其进行了试验验证。锻造工艺试验与数值模拟结果吻合较好,从而验证了数值模拟结果的可靠性。该研究对压气机静子叶片锻造工艺的优化设计具有重要的指导意义。     

TC4合金空心构件等温成形过程的数值模拟

利用刚粘塑性有限元法,对TC4合金空心构件等温成形过程进行了数值模拟.获得了不同变形条件对变形区等效应变、等效应力和温升的影响.结果表明:变形温度和上模速度对构件的等效应力、温升和载荷的影响显著;摩擦因子对构件的等效应力、温升和载荷的影响较小.     

刚塑性无网格伽辽金方法及其在金属塑性成形数值模拟中的应用

分析了无网格方法的优点以及其在金属塑性成形过程数值模拟中的应用,结合刚塑性材料条件的假设,介绍了基于刚塑性理论的无网格伽辽金方法,运用不完全广义变分原理,采用罚函数方法引入体积不变条件,给出了其刚度矩阵方程和求解列式.平面应变锻造过程的数值算例表明无网格Galerkin方法是处理大变形畸变问题的一种有效方法.     

有限元数值模拟在精密塑性成形中的应用

将有限元数值模拟应用于精密塑性成形，可以缩短产品开发周期、降低成本、提高产品质量，从而提高产品的市场竞争力。本文介绍了精密塑性成形技术和有限元数值模拟技术，以及有限元数值模拟在精密塑性成形中的国内外应用现状，并指出了该技术进一步的研究和发展方向。     

上机匣筋部成形过程的数值模拟

采用刚塑性有限元法对径向筋条的成形过程进行了模拟， 结果表明， 锻造时， 金属首先充填轴套部分， 轴套部分基本充满后才开始充填筋部， 且筋条的充填顺序为由里到外， 外侧顶部为最后充填处。在变形终了阶段， 腹板与轴套交界处出现剧烈的剪切流动， 有可能造成组织缺陷。根据模拟结果， 锻造时采取了特殊措施， 成功地锻制出上机匣锻件， 锻件的力学性能、显微组织和尺寸精度均符合要求     

板材超塑性拉延过程的数值模拟

板料超塑性成形是一种全新的成形方法。用刚塑性有限元法对Zn-22Al合金U形拉延过程进行了数值模拟，分析了变形过程中工件的应力、应变、摩擦和厚度分布，揭示了成形过程中金属的性变形规律，为成形工艺设计提供了有效的分析工具。