施加反拉力复合超声振动拉丝的实验研究

为验证反拉力对超声振动拉丝的作用效果,研制了一套大功率复合超声振动拉丝实验系统,系统由超声波电源、换能器、变幅杆、传振杆等组成.按照是否施加反拉力2种情况,进行了复合超声振动在干摩擦下直接拉拔钛丝及钛合金丝的工艺和性能实验.利用扫描电镜对所拉拔的钛及钛合金丝材进行了表面质量观测,对比了施加反拉力前后所加工丝材的表面形貌.实验结果表明:当超声振动系统的功率和振幅足够时,可实现在干摩擦下直接拉拔钛及钛合金丝材.反拉力的施加可以提高丝材的表面工艺质量,降低断丝率和加工成本.验证了在拉丝过程中施加临界反拉力可以在保持拉拔应力基本不变的情况下,降低丝材表面摩擦应力的结论,探索了提高丝材表面工艺质量的途径.     

超声振动拉丝的有限元模拟研究

超声振动拉丝可以解决难拉拔材料和细微丝的拉拔问题.然而,由于超声振动拉丝的高速度,按照传统的实验方法,很难解决超声振动拉丝机理的进一步分析和理解.因此,尝试采用有限元方法对超声振动拉丝过程进行仿真.从机理上研究超声振动对拉丝过程的作用效果及影响,分析有关超声拉丝的规律及结论.仿真过程采用ANSYS有限元分析软件.结果表明,超声拉丝使变形更加均匀,更有利于发挥材料的塑性;在相同拉丝速度下,应力和拉拔力都有很大程度减小.可见,超声波拉丝可以提高生产效率、并降低成本.研究成果及结论可使超声拉丝理论更加完善.     

施加反拉力的超声振动拉丝过程仿真

基于库伦摩擦模型和非局部摩擦模型对超声振动拉拔钛合金丝材的全过程进行有限元分析,分析结果表明：当反拉力小于临界反拉力时,拉拔应力基本保持不变,当反拉力超过临界反拉力时,拉拔应力迅速增加。在拉丝过程中施加临界反拉力可以在保持拉拔应力基本不变的情况下,减径区接触压应力和摩擦应力均有一定程度减小,且在非局部摩擦模型下所得结果比常规摩擦模型下所得结果误差要小。     

辊模拉拔技术在铌锆合金丝材生产中的应用

通过铌锆合金丝材在辊模拉拔设备上的试验,确定了铌锆合金丝材的辊模拉拔生产工艺并成功地应用于生产．研究对比了辊模拉拔生产方法和固定模拉拔生产方法的优缺点以及2种方法生产出的铌锆丝材的性能．通过近一年的生产应用表明,铌锆合金丝材完全适合采用辊模拉拔的生产方法．用该方法生产出的铌锆合金丝材的产品质量与固定模拉拔的产品质量相当,产品表面质量优于固定模拉拔方法,生产效率明显高于固定模拉拔方法．     

加筋土结构筋-土界面特性和筋材位移变化规律试验研究

基于拉拔试验研究加筋土结构筋-土界面正应力、填土压实度与含水率、拉拔速率等对筋-土相互作用特性和筋材位移变化的影响,分析筋材位移的演变规律。研究结果表明：土中筋材各点位移均不同程度滞后于加载端位移,且随与加载端的距离增加而增加,筋材位移呈非线性递减趋势;增加界面正应力、压实度或含水率,相同拉拔力下同一位置处筋材位移呈减小趋势,且距加载端越远,筋材位移受影响越小;筋材拉拔以整体拔出和拉断破坏模式为主,筋材拔出破坏时拉拔力峰值与加载端位移呈近似线性关系,且格栅拉拔力峰值与界面正应力、压实度、含水率或拉拔速率呈正相关关系;增加压实度或含水率,筋-土界面相互作用增强,筋-土界面摩擦角略有增加,但筋-土界面似黏聚力增加明显,且接近填土最佳含水率时界面似黏聚力较大。拉拔特性试验表明,加筋土工程中应严格控制填土含水率,适当的筋-土界面变形有利于发挥筋材作用。     

光纤光栅检测的锚杆拉拔实验研究

为了实现煤矿锚杆受力过程及安全状态的长期连续监测,用光纤光栅传感技术构建锚杆支护的监测系统并做了实验.在实验室模拟煤矿井下巷道锚杆支护的受力过程,使用Φ18的金属锚杆,实验拉拔载荷达到76.44kN,采用3个沿杆身安装的光纤光栅传感器测试轴向应变,1个光纤光栅端头式测力计测试锚杆端部轴力,在杆身对应位置安装3个电阻应变片,研究锚杆端部轴力和杆身应变的变化.拉拔实验表明,光纤光栅端头式测力计检测锚杆轴力与杆身光纤光栅传感器、电阻应变片测试应变结果相一致,杆身光纤光栅传感器的应变传递系数为0.879.光纤光栅端头式测力计具有可重复使用、易于安装和保护的优点.     

方圆管固定短芯棒拉拔工艺分析

运用非线性有限元软件ABAQUS对ITER计划导体套管成形工艺进行模拟仿真,得到稳定拉拔阶段的等效塑性应变、轴向和径向应力以及接触压力的分布规律,并分析了拉拔力和拉拔成形过程中能量的分布变化。结果表明,采用优化后的工艺参数拉拔成形时可得到套管内外表面质量较好的产品,从而解决了拉拔工艺中材料内径缩孔和裂纹缺陷的问题。     

拉拔应力计算新模型的建立

对于冷拔钢材生产中的某典型产品，用不同直径的原料和不同锥角的模具进行实验，根据测得的拉拔力，用非线性回归进行参数估计，对上界法拉拔应力计算公式进行了修正，提高了拉拔力预报的精度。     

巷道锚杆锚固力学特性现场试验研究

为了检测煤矿巷道原位锚杆锚固力学性能,采用锚杆拉拔系统,在大同矿区不同岩性巷道开展锚杆破坏性拉拔试验,研究了锚固长度、岩体强度和锚杆直径等对锚杆锚固力学特性的影响规律.结果表明:当锚固长度小于极限锚固长度时,锚杆极限锚固力与锚固长度呈线性正相关关系,围岩及杆体强度越高,锚固力-锚固长度关系曲线的线性斜率越大,煤层及含砂质岩层中锚固力-锚固长度的线性斜率分别为1.63和2.96,玻璃钢锚杆在煤层中对应的斜率仅为0.41;在钻孔孔径和锚杆材质等均相同的条件下,锚杆极限拉拔力的端头位移在15～20 mm之间;锚杆的锚固性能与围岩破裂程度以及围岩原位黏聚力具有正相关性.     

土体含水率与根系埋深对银杏树苗抗拉拔性能的影响

中国是受热带台风灾害影响最为严重的国家之一,由于强风暴雨作用引起的林木根系拔出及倾倒破坏致使交通中断、车辆受损、人员伤亡等次生灾害与日俱增。为进一步研究土体物理特性对林木抗拉拔性能的影响,采用自主设计的根系横向加载试验系统,通过对银杏树苗施加定速率横向加载的拉拔试验,模拟外力荷载下根系的倾倒过程。试验设置了5组梯度含水率和4种埋深工况分析土体含水率、根系埋深对拔出过程中抗拉拔力的影响。研究表明：在粉质砂土中,黏聚力根系位移抗拉拔力曲线中抗拉拔力的变化可以概括为平缓上升、陡峭上升和缓慢上升达到峰值3个阶段;最大抗拉拔力随含水率提升呈现先升后降的总体趋势,与土体黏聚力变化的总体趋势相同,当含水率趋近饱和含水率时,最大抗拉拔力衰减显著;当含水率一定时,根系的最大抗拉拔力随着根系埋深的增加,在试验设置的埋深区间内呈线性趋势增长。     

超声振动辅助微镦粗仿真及试验研究

为改善材料塑性,降低微镦粗成形力,延长模具寿命,提高微镦粗成形质量,开展了超声振动辅助微镦粗研究.对紫铜超声振动辅助微墩粗进行建模仿真,研究超声参数对微墩粗成形力、试件变形的作用规律;搭建超声振动辅助微成形平台并进行试验,获取不同超声功率下紫铜微镦粗成形力曲线和成形件表面形貌、尺寸等参数.仿真结果表明:超声振动使微镦粗成形力降低,试件变形增大,且成形力降低量、试件变形增大量与超声振幅成正线性关系,与超声频率成非线性正相关.试验结果表明:超声功率越大,微镦粗成形力降低值越大;超声功率小于1.5 kW,超声功率越大,成形件表面越平整;超声功率大于1.5 kW,超声功率越大,成形件表面越粗糙;超声功率小于1.8 kW,超声功率越大,成形件鼓形越小,成形越均匀;超声功率达到1.8 kW后,成形件变形集中在两端,微镦粗成形严重不均匀.仿真和试验研究表明,超声振动可以降低微镦粗成形力,加速材料塑性变形,提高微镦粗成形效率,改善成形件表面形貌,减小微镦粗鼓形并提高微镦粗均匀性.     

带锈钢丝拉拔润滑剂的润滑与除锈性能

在冷拔冷镦润滑剂的基础上,研制了一种具有除锈、润滑双功能的带锈钢丝拉拔润滑剂．取消了钢丝拉拔工艺中的酸洗及浸涂处理过程．实验证明：除锈剂的添加不降低产品的润滑性能．复合除锈剂比单一除锈剂除锈效果好,这种拉拔润滑剂不仅适于拉拔普通碳钢,也适于拉拔不锈钢．     

在频率跟踪后引起振动切削过程中振幅衰减的主要原因分析

为克服振幅衰减对超声振动切削的影响,揭示振幅衰减的内在原因,进一步扩大超声振动切削的应用领域,本文通过实验研究和理论分析,明确了在振动加工中由载荷增加而引起的功率动态分配也是超声波振幅逐渐衰减的一个重要原因,并从功率分配的角度,通过理论分析得出了二者的数学表达式,解释了实验结果,同时分析了该实验的合理性,给出了几种解决方案,并提出了用神经网络分析振动切削力的思想.实验结果最终表明:在采用频率跟踪后,超声振动加工中的振幅衰减主要来源于功率分配.     

在频率跟踪后引起振动切削过程中振幅衰减的主要原因分析

为克服振幅衰减对超声振动切削的影响,揭示振幅衰减的内在原因,进一步扩大超声振动切削的应用领域。本文通过实验研究和理论分析,明确了在振动加工中由裁荷增加而引起的功率动态分配也是超声波振幅逐渐衰减的一个重要原因,并从功率分配的角度,通过理论分析得出了二者的数学表达式,解释了实验结果,同时分析了该实验的合理性,给出了几种解决方案,并提出了用神经网络分析振动切削力的思想．实验结果最终表明：在采用频率跟踪后,超声振动加工中的振幅衰减主要来源于功率分配．     

熔融沉积成型3D打印拉丝缺陷的正交实验研究

为了及时解决打印过程中的拉丝异常工况,提出基于振动信号的熔融沉积成型(FDM)3D打印拉丝缺陷正交分析方法. 开展单因素试验,对加速度振动传感器采集的信号进行时域分析,提取相关峭度、峰值因子和脉冲因子特征值,确定喷头温度、回抽距离、回抽速率和空驶速率4个打印参数与零件拉丝缺陷的关系. 在单因素试验的基础上进行四因素三水平正交试验,以提取的振动信号时域特征值为评价指标,通过极差与方差分析对试验数据进行分析. 试验结果表明,利用该方法可以对拉丝缺陷进行识别,其中在使用材料为PLA的情况下,回抽距离和喷头温度对零件拉丝缺陷的影响显著,空驶速率和回抽速率影响不显著,当喷头温度为190 ℃、回抽速率为50 mm/s、回抽距离为12 mm、空驶速度为50 mm/s时,打印模型的拉丝情况最好.     

管材无模拉伸力能参数刚塑性有限元分析

采用刚塑性有限元法对管材无模拉伸时变形力进行了理论解析．变形力有限元计算值与实验结果相吻合,相对误差小于１３％ ．     

自由模式下板料拉深成形性能试验研究

设计了圆筒形拉深试验模具和伺服压力机的三种自由模式,分析了自由模式下一个工作行程中完成多道次拉深成形时,各段次拉深距离下死点位置、速度比例对拉深极限高度的影响,总结了达到最大拉深高度的参数设置规律.试验结果表明,在伺服压力机下,采用多段工作模式,最大拉深高度可以提高20%~30%.靠近下死点时,应设置为低速拉深.试验中,速度设置为压力机正常速度的10%~20%,效果较好.     

棒材无模拉伸力能参数试验研究

对棒材无模拉伸力能参数进行了试验研究，分析了棒材无模拉伸力能参数的影响因素及影响规律．结果表明：冷热源间距、断面收缩率、变形温度、拉伸速度、冷热源移动速度以及碳素钢材料的含碳量对无模拉伸力能参数都有不同程度的影响．