基于有限变形理论的齿轮楔横轧制坯热力耦合模拟

楔横轧齿轮轧制成形是一个全新的课题,在轧制过程中轧件的变形、温度场及力能参数都有待研究。将楔横轧技术与齿轮范成加工原理相结合,设计了楔横轧齿轮轧制的模具,给出了楔横轧齿轮轧制成形热力耦合本构模型,并在SuperForm平台对轧制成形过程进行了有限元模拟,获得了轧件在成形过程中的变形规律、温度场分布及力能参数变化等数据,详细分析了数值模拟结果,为进一步研究齿轮楔横轧制坯提供参考。     

中厚板轧制变形过程的温度场数值模拟

温度是中厚板轧制生产过程中一项重要的工艺参数。通过分析轧件轧制过程的传热关系,对中厚板的轧制过程进行了一定的简化,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对轧制过程的温度场进行了数值模拟,模拟结果与实际相符,为生产轧制过程和工艺参数优化提供了重要的参考依据。     

宽厚板轧机轧制压力模型

1概述轧制力是轧机最重要的设备及工艺参数,是轧机零部件强度设计计算与校核,工艺规程的制定、轧机以及强化轧制的调整、设备潜力的挖掘等的重要参数。轧制力模型的主要作用是:设定辊缝值;计算厚控系统的增益;进行轧制道次的负荷分配;用于最优控制。轧制力模型的预报精度直接决定设定精度,也直接影响厚度和板型,还将影响到轧制过程的稳定性。轧制力通过模型计算,并通过长期自学习和短期自学习修正系数进行修正。轧件的变形阻力的计算等于轧件屈服应力乘以一个修正函数。这个修正函数与轧件的外部摩擦、内部摩擦和内部剪切有关。     

非对称楔横轧成形缺陷分析与模具参数的确定

分析了楔横轧生产过程中主要的成形缺陷:轧件不旋转、扭曲、折叠、心部缩松等,并提出了改进措施。根据轧制生产经验值及摩擦系数μ与模具成形角α、展宽角β之间的关系理论研究,建立了三者之间的关系曲线;并在此基础上分析了非对称楔横轧轧制过程中轴向力的不均衡问题,为楔横轧模具的参数选择提供依据。实验结果表明,优化后的模具轧制过程减少了轧件缺陷,提高了轧件质量。     

工艺参数对楔横轧42CrMo/Q235复合材料层合轴厚径比的影响

借助ANSYS/LS-DYNA软件,建立楔横轧层合轴有限元模型,根据四因素三水平的正交实验进行部分厚径比轧制实验。通过有限元数值模拟,分析工艺参数成形角、展宽角、断面收缩率和轧制温度对厚径比的影响规律。结果表明:轧制实验结果和有限元模拟的结果相符合,有限元模型可以用来预测厚径比。厚径比随着展宽角的增大先迅速下降,后缓慢下降;随着轧制温度的增大先增加,后缓慢增加;随着断面收缩率的增大先缓慢增加,后趋于平缓;随着成形角的增大变化不明显。对厚径比的影响主次为:展宽角、轧制温度、断面收缩率、成形角。研究结果有助于指导层合轴覆材厚度和基材半径尺寸的调控与设计。     

复合成形轧制铜极薄带变形局部化的晶体塑性有限元模拟

随极薄带厚度的进一步减薄，轧制极薄带变形由于轧件厚度/晶粒尺寸比值小的尺寸效应和变形程度导致各向异性与局部化已完全不同于轧制厚件时的变形特性。采用具有拉拔-压缩-剪切复合成形功能的微型异步轧机开展系列厚度铜极薄带的箔轧实验，结果表明复合成形轧制工艺和极薄带尺寸显著影响轧制力能参数与箔材质量。宏观有限元理论已不再适用出现这些新现象的极薄带轧制变形的建模。将嵌入初始晶粒形貌和取向等微观组织结构信息的介观晶体塑性有限元模型(CPFE)用于复合成形条件下铜极薄带轧制变形局部化的模拟与分析，指导箔轧工艺优化和提高箔材质量。晶粒层次的晶体塑性有限元模型，准确预测了单层晶铜极薄带轧制变形局部化的现象和趋势，模拟与实验的轧制力吻合较好，尤其是各向异性。随上下工作辊异速比的增大，箔材厚度方向剪切变形增强，变形带、滑移带形成且局部化趋势显著。晶粒变形局部化的差异，对轧制制备极薄带材的控形控性造成困难。     

轧制导入角对AZ31镁合金薄板头部翘曲的影响

目的研究轧制导入角对镁合金薄板轧制过程中头部翘曲的影响。方法设计实验导入角分别为-4.8°,-1.4°,3.1°,4.3°,7.2°的5组方案,并进行轧制实验。结果当入射角为-1.4°时轧制板材翘曲程度最小,入射角为7.2°时翘曲程度最大。随着导入角的增加,轧件非对称咬入,上下表层与轧辊的接触面积差、延伸变形量差增大,附加应力也随之增加,结果造成轧件翘曲程度逐渐增大。结论当导入角为-1°~2°时,轧件的上下表层接触面积、延伸变形量相当,产生的附加压力较小,轧制效果最佳。     

轧制工艺对低碳中锰钢微观组织和力学行为的影响

目的 研究热轧和温轧两种轧制工艺对低碳中锰钢的微观组织演变和力学性能的影响规律,阐明两种轧制工艺对马氏体转变和应变硬化行为的影响.方法 通过对热轧和温轧两种轧制工艺得到的实验钢进行拉伸性能测试,分析温轧后实验钢强塑性同步提升的现象,通过EBSD数据分析,测量热轧和温轧实验钢中马氏体的转变量,并对两种轧制工艺拉伸后实验钢的断裂行为进行讨论.结果 高温区轧制后,得到稳定性较差的粗大奥氏体组织,虽然其马氏体转变量较高,但是其伸长率和抗拉强度较低(抗拉强度为757.9 MPa,伸长率为13.1％);两相区温度进行中高温轧制后,可以得到多尺度、稳定性适中的奥氏体组织,显著提高材料的伸长率和抗拉强度(其抗拉强度为1313.2 MPa,伸长率为35.8％),获得较优的综合力学性能.结论 通过合金成分优化设计,采用两相区轧制工艺,调整奥氏体稳定性,可以简化制备流程并获得高强塑性中锰钢.     

H型钢万能轧制宽展分析

借助有限元分析软件MSC．SuperForm2004对H型钢万能轧制进行了模拟，着重讨论了轧件的万能轧制不同阶段，宽展在孔型中的变化规律，由模拟结果可知万能孔型中轧件翼缘的端部，不接触轧辊；变形主要靠变形渗透，变形量很小；且变形渗透随道次的增加而明显。轧边机孔型中，翼缘的端部也基本不接触轧辊，只是在最后一两道次才对翼缘端部进行加工。合理制定万能压下规程对翼缘压下量的设定可以对翼缘端部的宽展进行有效的控制。     

平三角孔型轧制TC4钛合金棒材的三维弹塑性有限元分析

采用MSC.Marc三维大变形热力耦合弹塑性有限元软件和接触分析技术,对Y型轧机轧制TC4钛合金的三维变形过程进行了有限元仿真.以动态图像形式反映了金属变形过程,计算了轧件主要力学参数的分布值和极值,并在实验的基础上作了验证.模拟结果与现场轧机的记录数据十分吻合.表明采用本方法替代传统的通过实验来获取工艺设计所须参数的方法,可以达到减少实验次数,降低实验成本的目的.     

三辊斜轧空心减径的辊形设计及实验验证

以三辊斜轧空心减径过程中辊形对轧制过程的影响规律为研究对象,对无缝钢管三辊斜轧空心减径过程进行分析研究,建立了辊型的数学模型.利用有限元软件分析辊形曲线对成形过程的影响,并在某三辊实验轧机上进行实验分析,将实验结果与有限元模拟结果进行对比和分析.结果表明,当减径量小于10 mm时,入口锥角为2.5°的辊型对应的轧件在接近均整变形区金属流动十分平缓和均匀,轧件前端面也从三角形截面逐步变为圆截面;当减径量在14 mm左右,采用入口锥角为3.5°的辊型时轧件的质量较好.     

内外齿形件旋压成形时圆角成形质量研究

目的研究离合器毂旋压成形时不同参数对过渡圆角处填充效果的影响规律。方法使用DEFORM-3D软件对内外齿旋压成形过程进行数值模拟,采用正交实验分析了预制坯壁厚、预制坯内径、芯模与预制坯之间的摩擦因数和旋轮与预制坯之间的摩擦因数对旋压成形时材料流动的影响,以轴截面的内齿过渡圆角饱和度Sr作为评定指标,获得最优工艺参数组合。结果 4个成形参数对材料流动的影响程度为:预制坯壁厚影响最大,其次是预制坯内径,摩擦因数对轴截面的内齿过渡圆角饱和度影响不明显。由正交试验结果获得最优工艺方案为:预制坯壁厚为2.4 mm,预制坯内径为153.2 mm,芯模与预制坯间的摩擦因数为0.06,旋轮与预制坯间的摩擦因数为0.06,可获得最好的圆角填充效果。结论通过改变预制坯壁厚和预制坯内径,可以有效提高旋压成形内外齿形件过渡圆角处的填充效果。     

纯铝粉末等径角挤压固结模拟及实验研究

目的研究纯铝粉末在等径角挤压(ECAP)工艺下的固结行为。方法采用Deform软件对铝粉的ECAP工艺进行热力耦合有限元模拟分析,研究粉末致密情况、静水压力情况以及温度场分布情况等,剖析铝粉的固结行为。通过铝粉的ECAP实验对粉末的固结质量进行综合评定。结果有限元模拟表明,ECAP剪切转角处静水压力最大,温度最高,相对密度接近0.97,接近完全致密材料,为粉末固结提供了必要前提。实验结果表明,在200℃条件下,可以通过ECAP工艺将铝粉固结成为块体材料。结论 ECAP变形过程能够在较低的温度条件下实现粉末的固结行为。     

Viper母接头碾环成形数值模拟分析

运用Deform软件对Viper母接头碾环工艺进行数值模拟和工艺分析,找到了试制失败的真正原因,并提出了改进措施,改变了传统以实际试验为主的产品开发模式。使碾环工艺具有了预见性和科学性,提高了工艺设计的准确性和可靠性。     

蔬菜复合纸的大豆蛋白喷涂液雾化角度研究

目的研究蔬菜复合纸的大豆蛋白喷涂液雾化角的计算方法,及喷涂过程中工艺参数对大豆蛋白喷涂液雾化角度的影响。方法运用MATLAB软件,通过图像处理方法计算蔬菜复合纸的大豆蛋白喷涂液的雾化角度,并利用响应面分析法研究喷涂参数对大豆蛋白喷涂液雾化角的影响。结果单个因素中喷涂流量和气压对大豆蛋白喷涂液的雾化角有显著影响,喷涂流量、气压及液压三者的交互作用对喷雾角度有极显著影响(0.00080.05)。通过分析软件建立了雾化角与喷涂工艺参数之间的关系模型,并得到了最佳喷涂条件。结论当喷涂流量为48.04 mL/min,气压为199 Pa,液压为151 Pa时,大豆蛋白喷涂液的雾化角最大值为138.2637°。     

基于响应面法的无芯模成形精度研究

目的 提高无芯模旋压零件的尺寸精度.方法 利用双旋轮旋压机床,采用响应面实验优化设计方法,对铝合金零件分别从旋轮进给速度、芯模转速、锥形件的成形角度、坯料与成形件最大开口直径比等方面进行研究,建立其与尺寸精度的预测模型,采用Design-Expert软件对尺寸精度进行回归系数及方差分析,并对此工艺参数进行优化,得到最优...     

三辊斜轧过程数值模拟与实验对比分析

使用三辊斜轧空减径设备对管坯进行加工,研究了整个轧制过程中金属的变形与轧机负荷。借助于非线性有限元软件sfFormingGP对斜轧过程进行模拟分析,对比分析了轧制过程中金属变形、受力等参数的合理性。     

厚板冲裁工艺的模拟仿真及其参数优化

目的研究冲裁间隙、凸模刃口圆角和斜刃角度等因素对厚板冲裁断面质量及冲裁力的影响规律,优化冲裁工艺参数组合。方法通过数值模拟和正交试验设计相结合的方法,以冲裁过程中相对光亮带长度和最大冲裁力作为评价指标,对板厚t=10 mm的60Si2Mn厚板进行冲裁过程的模拟仿真,最后进行工艺试验。结果选取了合理的工艺参数组合:冲裁间隙为10%t,圆角半径为0.1 mm,斜刃角度为6°,利用此工艺参数组合模拟得到了较好的断面质量及较小的冲裁力,工艺试验也验证了此工艺参数的合理性。结论通过模拟得到的工艺参数是合理的,对实际生产有重要的指导作用。     

结构参数对复合材料V型构件固化变形影响试验及解析分析

为研究结构参数对复合材料V型构件固化变形的影响,完成了针对V型构件厚度、拐角半径、拐角角度及铺层等结构参数的变形影响研究试验。基于剪力滞后理论和弯曲理论,利用解析法建立了考虑结构参数影响的复合材料V型构件固化变形预测模型,利用模型预测了V型构件的回弹变形并分析了不同结构参数对V型构件回弹变形的影响机制。结果表明:回弹变形随着厚度的增大而减小,厚度为1~3mm之间,角度回弹变形差异最大在30%左右;回弹变形与拐角角度的补角呈约为0.014的比例;拐角半径的不同导致变形的差异不超过5%;准各向同性铺层试验件展现了最大回弹变形,0°铺层的变形减小了23.5%,90°铺层几乎不发生变形。模型分析结果表明,厚度主要通过弯曲刚度和剪切变形两方面影响回弹变形;铺层引起的力学性能和泊松效应的变化是使回弹变形有较大区别的主要原因;V型构件直边变形最大为0.20°,对回弹变形影响较大。变形预测结果与试验结果对比验证了解析法模型的准确性。     

碳酸饮料瓶爪瓣式瓶底结构力学性能研究

目的研究碳酸饮料瓶爪瓣瓶底几何形状参数对瓶底应力开裂现象的影响规律。方法通过加速应力开裂测试观察瓶底的应力开裂现象;通过单因素试验分别分析凹槽底部圆弧直径、凹槽侧壁张角、凹槽深度以及爪瓣数量对最大主应力最大值的影响规律;通过全因素实验研究对比4个几何参数对最大主应力最大值影响的显著性。结果通过单因素试验,发现随着凹槽侧壁张角、凹槽底部圆弧直径以及爪瓣数量的增大,最大主应力的最大值均呈现下降的态势,而表示凹槽深度4个数据的分析结果则呈现虽深度增加但最大主应力的最大值均增加的态势。全因素实验证实这4个参数中只有槽底圆弧直径、凹槽数量以及凹槽深度对瓶底最大主应力的最大值有显著的影响。另外,凹槽深度、凹槽数量分别与槽底圆弧直径的交互效应呈现出显著影响。最后拟合了瓶底最大主应力的最大值与影响显著的几何参数之间的回归方程。结论在厚度均匀的前提下研究了几何结构的相关参数对应力开裂的影响及规律,厚度变化及厚度分布的变化对应力开裂的影响还需进一步研究。