5056铝合金桥形零件挤压成形研究

为得到综合性能良好的5056铝合金桥形件,采用挤压成形工艺方案并对在不同小圆角半径的凸凹模作用下桥形件的成形过程进行数值模拟和分析。结果表明:当压下量S为40 mm、成形温度为420℃、凸凹模小圆角半径r为10 mm时,挤压变形过程中桥形件的小圆角处不会出现缩口缺陷;桥形件的等效应变分布、等效应力分布较为均匀;桥形件的等效应变差值最小,等效应力最大值最低。采用优化后的工艺参数和模具对模拟结果进行实验验证,得到符合尺寸和精度要求的桥形件。     

6062铝合金等径角挤压有限元模拟

采用Unigraphics.NX4.0建立了等径角挤压的几何模型,使用有限元软件DEFORM—3D对铝合金6062在不同摩擦因数、不同挤压速度下的ECAP过程进行模拟。获得相应的载荷时间曲线、等效应力应变分布、速度场分布和挤压后晶粒分布,并进行分析,为以后的研究提供理论指导。     

铝合金锥形壳体等温成形过程数值模拟

针对某铝合金雏形壳体的等温成形过程．用有限元数值模拟软件进行了模拟，分析了工件的金属流动、应力、应变等，为工艺参数的选取和设备选择提供了依据。     

杆-杆型复合挤压过程模拟及其内部开裂缺陷的预测

采用刚塑性有限元法对杆－杆型复合挤压过程进行了数值模拟。在此基础上，对成形过程中的变形力进行了分析，并根据成形过程中的应力、应变场的变化，采用质点跟踪技术，运用韧性断裂准则，对金属变形时产生的内部开裂缺陷进行预测。实验结果表明，数值计算结果与实验结果较为吻合。此项研究对于实际生产中制订工艺及设计模具、提高产品质量方面具有指导性意义。     

半固态AZ91D流变铸轧温度场数值模拟

从流体力学的角度出发,采用有限元方法对半固态 AZ91D 镁合金的流变铸轧过程进行了研究。数值模拟结果表明,半固态浆料温度为584℃时所设计的镁合金半固态流变铸轧过程能很好地进行,此模拟结果为确定最佳的工艺参数提供了有效的证据,同时,该研究工作能为分析半固态流变成形过程提供有益的信息。     

复杂截面空心铝型材挤压成形过程的数值模拟及试验

采用基于Euler网格的有限体积法对典型空心建筑用铝型材挤压过程进行数值模拟,系统研究了挤压成形过程中的金属流动、焊缝形成过程、挤压载荷和流动速度分析。结果表明:空心铝型材挤压过程分为分流、填充、焊合和成形4个阶段;焊合面中心部位金属流速较快,首先发生接触,顶端和底端最后焊合;金属材料流出工作带时挤压力达到最大。试验结果与仿真结果吻合较好。     

基于应变分布均匀性的镁合金内环筋壳体旋转挤压成形工艺优化

以AZ80镁合金内环筋壳体为研究对象,针对一种新型旋转挤压成形工艺,通过有限元数值模拟研究热力耦合条件下成形过程中应变分布规律,以及在轴向、径向多运动复杂应力状态下工艺参数对AZ80镁合金内环筋壳体金属流动及应变分布均匀性的影响,获取最佳工艺参数组合。建立基于累计分布概率的应变均匀性评价指标,设计正交试验,研究不同工艺参数对AZ80镁合金内环筋壳体应变分布均匀性的影响。结果表明:轴向速度和旋转速度为应变分布均匀性的显著影响因素;最佳旋转挤压工艺参数,挤压温度为380℃,下压速度为0.001 m/s,凹模转速为1 rad/s,径向挤压速度为0.01 m/s。模拟结果与实际成形尺寸匹配良好,成形后的AZ80镁合金内环筋壳体尺寸精度合格,环筋尺寸及质量满足要求。     

7A52铝合金Johnson-Cook本构模型的有限元模拟

为探究7A52铝合金的流动应力变化规律,在材料拉伸试验数据基础上,建立Johnson-Cook本构模型。利用有限元软件AQAQUS,模拟7A52铝合金在温度为25~400℃、应变率为0.1~10 000 s~(-1)的准静态和动态拉伸试验。结果表明:温度和应变率都会影响7A52铝合金的流动应力,但对温度的敏感性较大,对应变率敏感性较小;流动应力随着温度的升高而减小;流动应力随着应变率的增加而增大,尤其在应变率高于1 000 s~(-1)时影响更加明显。所建有限元模型结果与试验结果吻合较好,证明该Johnson-Cook本构模型能够在一定温度和应变率范围内预测7A52铝合金的流动应力。     

挤压成形7A04铝合金轮辋疲劳性能研究

为准确掌握挤压成形铝合金轮辋的性能特点,提高轮辋的服役寿命,利用Instron8801疲劳试验机对挤压成形7A04铝合金轮辋不同应力下轴向与周向的疲劳寿命进行测试,通过金相显微镜和SEM扫描电镜对轮辋组织及疲劳断口进行对比分析。结果表明:挤压成形7A04铝合金轮辋轴向和周向拉伸力学性能差别不大,但疲劳性能有很大差异,轴向疲劳寿命比周向的高约40%;随加载应力的降低,疲劳寿命呈非线性升高,疲劳裂纹扩展区的面积增大,疲劳条纹的间距变小。最后用最小二乘法处理拟合得到轮辋周向S-N的关系式,为挤压成形7A04铝合金轮辋不同应力下疲劳寿命的预测提供依据。     

杯形件径向-反向复合挤压成形的应变分析

在圆柱体坐标系下,根据质点的流动规律将变形体划分成7个特征区,建立每个特征区的动可容速度场,进而获得各变形区的等效应变速率与平均等效应变速率;计算各变形区的变形时间,将变形区的平均等效应变速率与变形时间相乘,获得各变形区的平均等效应变。将各变形区的平均等效应变值与有限元模拟结果相比较,验证了各变形区平均等效应变计算公式的准确性。开展纯铝件的挤压成形实验,对挤压件各个变形区的硬度进行测试,由于细晶强化与加工硬化效果显著,大变形区硬度值明显大于小变形区。     

考虑壁面滑移修正的硝基胍发射药流道内数值模拟

壁面滑移是影响发射药压伸成型质量的重要因素之一。为了提高七孔硝基胍发射药压伸成型数值仿真的精确度,研究了发射药药料壁面滑移机理,建立了考虑壁面滑移修正的发射药流动的数学模型。采用有限元方法对七孔硝基胍发射药压伸成型工艺进行了数值模拟。对壁面考虑滑移与未考虑滑移时发射药流道内的压力场,速度场,收缩段与成型段交界处速度矢量分布情况进行了对比分析。通过发射药压伸试验进行了仿真验证。结果表明,壁面滑移降低了发射药成型压力,提高了发射药出口速率的均匀性,有利于发射药压伸成型。发射药实际尺寸与仿真尺寸误差均小于2.0%,其中,外径尺寸误差为0.59%,外弧误差为0.36%,内弧误差为1.80%,孔径误差为1.67%,中心孔径误差为1.72%,仿真工艺符合实际加工。     

半固态锌合金凝固过程数值模拟

以ZA9半固态锌合金为研究对象,研究其凝固过程温度变化及影响因素。应用Fluent软件建立锌铝合金自然对流下的凝固数学模型,获得在牛顿流体和非牛顿流体假设下自然对流液相体积分数的分布图。利用自行研制的半固态浆料凝固过程温度测试试验台,对制取的锌铝合金半固态浆料温度进行控制和记录,并对两种模型的凝固界面及试验获得的凝固过程温度场数据进行对比,验证了模拟结果的可靠性。     

某型铝合金抗弹效应数值仿真研究

高强度铝合金材料由于其独特的防护性能,已作为结构材料应用于轻型装甲车辆。在实验研究的基础上,利用有限元方法模拟分析了弹头侵彻靶板的物理过程。通过选择合适的材料模型和算法,直观地演示了整个穿甲过程中各参量的变化,较好地实现了某型铝合金抗弹效应的三维数值模拟。实验与仿真结果表明：两者在侵彻过程中的宏观物理图像及力学特征上相当接近。这种铝合金材料能有效地抗枪弹等动能弹的打击。     

大尺寸铝合金车轮挤压成形工艺

为实现大尺寸铝合金车轮整体挤压成形,利用空心坯料省力成形和无余料分流降载措施降低了工件成形载荷,用镦粗预制坯和去除不变形区铸造组织技术提高工件的组织均匀性。综合考虑尺寸、载荷、性能,制定了大尺寸铝合金车轮的整体挤压成形工艺。在此基础上设计、制造相应的成形模具,完成车轮的试制,验证了工艺的可靠性,为类似工件的成形提供工艺参考。     

镁合金等径角挤压过程有限元模拟

通过等径角挤压可以细化镁合金晶粒。利用非线性有限元软件MSC.Marc对镁合金的ECAE变形过程进行有限元模拟,获得等效应变和等效应力分布规律,分析挤压力随变形时间的变化和摩擦对ECAE变形的影响。结果表明:挤压力-变形时间曲线可以分为快速增加阶段,慢速增加阶段和稳定阶段;等效应力分布很不均匀,模具拐角对应的区域等效应力最大;试样中部的等效应变值,大于顶部和底部;摩擦会导致变形不均匀。     

热力耦合数值模拟往复挤压AZ31成形过程

采用刚-粘塑性有限元法对AZ31镁合金往复挤压变形过程进行热力耦合(温度与位移相互作用)数值模拟,分析2道次往复挤压过程中等效应变速率场、等效应变场、等效应力场以及温度场的分布及变化情况。模拟结果表明:凹模细颈区与紧缩区的交接区域应变速率最大,呈弧线状分布;等体积往复挤压过程中,大变形区主要集中在细颈区靠近凹模内壁处以及镦粗一侧紧缩区靠近凹模内壁区域;挤压一侧紧缩区与细颈区的交接处应力较大,随变形的增加,应力最大值有所上升;温度场分布以细颈区中心为圆心,由高到低向外分布,在工件内形成温度梯度,高温区主要分布在细颈区中心区域。     

铝合金车体抗冲击能力的动态有限元仿真

在满足结构强度要求下,严格控制车体重量是空降特种车辆总体设计中需要把握的重要设计准则。通过试验研究简化了着地冲击过程仿真,建立了铝合金车体和焊缝的有限元模型;采用大位移、非线性、动态有限元方法,对于车体着陆过程进行了瞬态有限元结构强度分析和模态分析,得到了不同着陆状态下,车体位移、应力和应变的瞬态分布结果;验证了该有限元模型和分析方法的有效性,为车体结构的优化设计提供了可靠依据。     

钛合金在炮口制退器上的应用

为减小炮口制退器质量,提高射击精度和密集度,对钛合金在炮口制退器上的应用进行研究。以计算流体动力学以及有限元理论为基础,综合应用计算流体力学数值仿真技术和有限元分析方法,完成了从炮口制退器炮口流场三维数值模拟到有限元分析的全过程,得出了TC4钛合金和炮钢材料下的炮口制退器应力分布和变形结果。结果表明：在满足使用条件的情况下,T C 4材料的使用能减轻炮口制退器的质量,从而可减小其它部件的设计难度。     

19孔发射药挤出过程的数值模拟与模具优化

高黏度药料挤出成型19孔发射药过程会出现模针断裂和无法成型的现象。本研究采用有限元方法,模拟了药料的流动情况。分析了模具压缩比、成型段长度和针架结构对流道内压力场、速度场的影响,获得合理的模具结构。优化后模具压缩比为4.25,成型段长度为26.0mm,并优化针架结构,增加轴向流动的药料。结果显示,优化后流道内最大压力减小40.45%,模针所受最大径向合力减小37.45%,流道内最大径向分速度减小66.98%。优化后模具挤出的19孔发射药组成均匀,表面光滑,内孔分布良好。定容燃烧结果表明,该19孔发射药燃烧稳定,并具有优良的渐增性。