列车工作轮热锻成形问题的无网格EFGM分析

基于伽辽金型无网格理论和紧支试函数加权残量法理论基础,在确定近似函数定义域及节点支撑域的前提下,利用移动最小二乘近似构造了满足条件的权函数,在弹性力学控制方程的基础上构造伽辽金型无网格格式,对比选择积分方案,寻找引入试探函数约束条件的合适方法以确定边界条件处理方式,建立了三维弹塑性EFG模型。将所建模型运用到某重装企业的列车工作轮锻件生产研究中,对热锻过程中的材料特性参数、锻件尺寸参数等进行了全面的EFG和FEM模拟,通过与实验数据的对比分析,验证了EFG模型的正确性和EFGM在分析金属塑性成形过程的优越性,对实际生产研究具有一定的参考价值。     

基于响应面法的大型铝合金锻件的多目标成形优化

以大型铝合金锻件为研究对象,以锻件的应变均匀性及锻造变形力作为评价指标,提出了采用正交实验并进行响应面法建模分析,得到了二阶响应面模型。通过数值模拟验证模型准确性,可用于后续优化。求得目标函数设计空间中的最佳工艺参数组合为:飞边槽高度3.56 mm、锻造温度451℃、摩擦系数0.35和成形速率7.25 mm·s-1。采用Deform对优化后的工艺参数进行验证,优化后锻件的成形均匀性较好,并可以降低锻件成形载荷。根据优化结果,对铝合金锻件进行生产试制,结果表明,通过多目标优化后得到的锻件尺寸及性能均满足要求,设备成形载荷能较好地满足要求。     

大锻件中心压实法(JTS)锻造过程有限元分析

在大锻件生产中,中心压实法(JTS法)是压实大锻件中心缺陷的一种有效方法.但在具体的工艺实施过程中,对大锻件在JTS法锻造中的温度梯度控制,钢锭外表面的冷却控制,以及温度梯度对内部的应力应变及组织的影响缺乏足够的认识,所以很难掌握其规律.大锻件单件生产的特点,又限制了其工艺实验的可行性.本文利用有限元方法,根据温度场的特点,建立合理的边界条件及参数,计算吹风和喷水等冷却方式所对应的锻件温度场.通过热力耦合模型和刚塑性有限元分析,模拟在内外具有较高温度梯度情况下的锻件应力应变场,分析了温度梯度对锻件内部应力应变的影响规律.结果表明,锻件的温度梯度对其应力应变具有重要影响,温度梯度越大,锻件中心的等效应变和静水压应力越大,压实中心缺陷的效果越好.该模拟结果及其参数将有助于制定合理的大锻件生产工艺.     

大型板类锻件的锻造

常规锻造工艺生产大型板类锻件时，由于大型板类锻件的尺寸待征，无法满足高度方向压下时其砧宽比和料宽比不出现拉应力的条件，因而在锻造过程中，在其材料组织的晶界或晶界薄弱处容易形成新的裂纹源。通过对超声探伤报废的2块板类锻件(模块)进行解剖试验，其结果证明了这一论断。为了克服大型板类锻件的锻造工艺的缺点，根据锻造理论和工艺的最新研究成果，提出了锻造大型板类锻件的新FM锻造法。用新FM法锻造板类锻件，可有效地控制工艺参数，防止在变形体内产生形成裂纹的机制，并可大幅度降低板类锻件的废品率。将该工艺用于大型锻件的生产与修复中，也是非常有效的。     

环形锻件加热过程生产调度优化

环形锻件的生产工艺周期长、成形质量要求高，存在生产过程能耗高的突出问题，结合目前企业广泛应用的生产调度模型，在K均值聚类means算法和贪心算法的基础上，建立以加热炉空置状态下的提升温度为目标函数、以各工序入炉温度和出炉温度为主要调节参数的节能调度模型。使用该模型，通过锻件编号、工序号、锻件入炉温度、锻件出炉温度、锻件加热时长等参数对环形锻件的生产过程进行优化，得到优化前后的不同生产结果。优化前，随机模拟人工操作加热炉的生产数据显示，加热过程中浪费加热温度为1030℃;调度模型优化后的加热炉工序经实验后显示，加热过程中的温度浪费降低至440℃。实验结果表明：与传统人工操作加热炉工序的排序相比，经调度算法优化后的加热炉工序所生产的环形锻件在加热炉空转时的能耗减少了57.28%。     

基于响应面法的汽车发电机磁极锻造成形工艺多目标优化

针对汽车发电机磁极锻造成形过程中出现的填充不满、成形载荷过大、局部应力过大等缺陷,采用Deform软件对磁极锻造成形过程进行数值模拟分析。以降低未填充率、成形载荷和局部应力最大值为优化目标,以坯料直径、锻件温度、挤压速度和摩擦条件为优化变量,通过4因素5水平的中心复合试验,采用响应面法进行建模分析,最终得到3个优化目标的二阶响应面模型;对所建立的模型进行方差分析,通过模拟试验验证了该模型的准确性和可靠性。实际生产表明:采用优化工艺参数组合可以得到成形缺陷较小的磁极锻件,锻件成形精度可以达到±0.5 mm;成形载荷和局部应力最大值得到降低;提高了模具寿命及生产效率。     

基于响应面的大型锻件成形过程模拟技术研究

大型锻件锻造工艺复杂,锻件中心锻造质量难以保证。针对核电用大型圆筒形锻件芯轴扩孔工艺变形特点,结合中心压实法和刚粘塑性有限元法对芯轴扩孔工艺进行有限元数值模拟;应用响应面法,通过建立径向基函数模型,分析下砧量、芯轴转动角度和锻件表面温度对圆筒形锻件锻透性的影响规律,并对优化结果进行讨论,提出了优化锻造工艺的新方法。     

基于计算机模拟的工字形截面锻件流线缺陷的优化及试验验证

工字形截面锻件可以有效提高锻件强度、韧性和材料利用率。在其成形过程中,工艺参数选取不当会使锻件产生流线缺陷。针对工字形截面锻件成形缺陷,采用田口设计及计算机模拟相结合方法对锻件成形过程进行了优化。通过信噪比分析得出了最优参数组合。最后,通过生产试验对所得优化参数组合进行了验证。     

模具充型过程中光滑粒子流体动力学模拟(英文)

讨论了基于光滑粒子流体动力学(SPH)的压铸充型模拟的实施过程。建立了一种区分流体粒子和入流粒子的入流边界条件。对人工黏度和移动最小二乘法在处理压力振荡中的作用进行了对比。对最终模型在模拟压铸二维与三维的充型过程进行了验证。将SPH和有限差分的模拟结果与实验结果进行了对比研究。结果显示SPH与实验更为吻合,表明了SPH在描述充型过程流态方面的有效性与精度。     

钛合金叶片精锻工艺的RSM优化方法

提出了一种基于有限元数值模拟和响应面法对叶片精锻工艺的优化方法,给出了表征叶片锻模型腔填充特性的新型目标函数,讨论了叶片平衡角及毛坯尺寸对叶片锻模填充过程的影响,构造了目标函数对设计变量的响应面函数.以钛合金叶片精锻过程为例,应用所提出的方法对现行工艺条件下的叶片平衡角和毛坯宽厚比进行了组合优化,所得结果有助于钛合金叶片精锻工艺设计和钛合金叶片锻件质量控制.     

W-Ni-Fe三元合金等离子球化过程的SPH仿真研究

针对表面张力影响下的W-Ni-Fe三元合金,通过光滑粒子流体动力学(SPH)建立了仿真多元金属液滴碰撞融合过程的数值模型,获得了流体在等离子球化过程中的流场和温度分布。结果表明,W的占比越高、粒径越小、环境温度越高、Marangoni力越大,则球化度越好。根据SPH模拟结果选择了平均粒径1.5μm的W粉、平均粒径4.1μm的Ni粉和平均粒径2.4μm的Fe粉为原料,按照质量比W∶Ni∶Fe=90∶7∶3进行喷雾造粒,在等离子焰流温度为8000℃条件下球化,球化后的三元合金粉末球形度好,内部致密。球化后颗粒流动性为11.62 s/50 g,松装密度10.66 g/cm3,有利于使用铺粉方法进行3D打印。证实了SPH仿真结果可靠,该模拟结果可用于指导难熔金属W的等离子球化制备工艺。     

螺旋盘管弯曲成形有限元模型的建立

为了得到空间弯曲件成形特点和变形规律,本文对螺旋盘管滚弯成形过程进行了分析研究.在建立的空间弯曲成形的理论模型基础上,依据三维弹塑性大变形动态分析理论,以大型商用有限元软件ANSYS/LS-DYNA为分析工具,对弯曲成形过程中的边界条件进行了合理处理,实现了成形辊轮在空间位置的自由移动和转动,建立了螺旋盘管滚弯成形的有限元模型.     

大规格电镦侧模辅助成形方法及装置研究

本文主要针对大规格电镦过程中形状缺陷和晶粒粗化等问题,提出了大规格电镦侧模辅助成形方法并设计了电镦侧模辅助成形装置,为大规格电镦生产提供新思路和方法.在Mdrc分析平台建立多尺度电镦工艺有限元分析模型及侧模辅助成型模型,对比两种成型方法模拟结果,发现电镦侧模辅助成形方法既能优化电镦件的形状避免宏观缺陷,又能有效的调控微...     

Forming limit of electrodeposited nickel coating in the left region

A uniform nickel (Ni) coating was bilaterally electrodeposited on the low-carbon steel substrate for the application of advanced battery shells. Its forming limit was investigated by Hill localized necking theory coupled with finite element simulation and scanning electron microscopy. The effective stress and effective strain in the Ni coating and steel substrate are deduced using Hill’s anisotropic yield function. The localized necking condition is derived by sandwich sheet analysis, and the forming limit strains are obtained by solving the nonlinear equation of the localized necking condition. Extensive calculations are carried out using the proposed model. This study exhibits the nickel coating thickness and the normal anisotropic coefficients of the coating and substrate have little influence on the forming limit curve (FLC) in the left region of the coated sheet, but the strain hardening exponents of the coating and substrate have much effect on it. The calculated result matches well with the measured data in uniaxial tension. This investigation is useful for the preparation of the electrodeposited Ni coating and helpful for the forming operation of the battery shells.     

基于DYNAFORM仿真模拟的拉深工艺方案确定

在对某无凸缘圆筒拉深件进行拉深工艺分析时,以最大拉深高度确定的拉深次数为1次,而以拉深系数确定拉深次数时,发现需多次拉深才可完成,且在多次拉深过程中必须考虑材料硬化对拉深变形的影响。针对该问题,使用DYNAFORM软件分别对两种不同拉深方案进行仿真模拟,获得两种方案下拉深件的成形极限图。对比分析两种成形极限图并最终确定该拉深件的合理拉深方案。     

再生核质点法模拟切分轧制过程

为保证大变形弹塑性分析的稳定性,采用随材料变形的拉格朗日物质形函数分析了整个切分轧制过程。在整个变形过程中,物质核函数的影响域包含相同的节点数,通过坐标转换方法满足本质边界条件。求解了切分轧制极端变形过程,研究了不同切分楔夹角和轧件宽度对切分后轧件弯曲度的影响,数值模拟结果与实验数据吻合良好。     

盒形件多点成形边界条件的处理

通过采用虚功率增率型原理，建立了多点形时具有材料、几何与非连续性接触边界条件三重非线性的有限元模型，给出了非连续动态接触边界及库仑摩擦边界条件的处理方法；引用经典的J2流动理论研究了盒形件的多点成形过程。     

Development of multistage sheet metal forming analysis method

The multistep sheet metal forming process for axisymmetric shapes has been modeled employing a simplified finite element analysis method. The analysis is based on the idea of dividing the deformation history into several steps while applying the total strain theory of plasticity in each step. An algorithm has been developed which satisfies the potential energy minimization process at the entire nodal point grouping in each step of the forming process. Although numerical solutions have been obtained up to a four-step process, there are no inherent limitations in the basic methodology to extend it to any number of steps. The assumption of proportional loading in each step of forming was carefully examined by comparing the computed principal strain ratios with those of experimentally observed values. It was found that some regions of the sheet material undergo nonproportional straining; consequently, a single-step approximation for a multistage forming process may not give a valid result. Sensitivity of the new model to the number of intermediate steps has also been examined. It is concluded that the new model is a good approximation of the multistage sheet forming process.     

基于状态空间法的板料成形过程闭环控制系统的建模及仿真

冲压过程中,因材料的性能参数、润滑条件的波动和模具参数的改变,导致冲压件质量的不稳定,因此必须提高冲压件质量的控制鲁棒性。压边力是板料冲压过程的重要工艺参数之一,合理控制压边力的大小,可以避免起皱或破裂等缺陷。文章提出了一种基于结合RBF神经网络和经典状态空间理论的板料成形过程控制策略,并建立了其控制模型。引入时序分析法,将压边力的调整与反映工件成形质量的法兰边的吸入量误差联系起来,同时应用非线性最小二乘法识别出增益系数。仿真结果表明,在加入一噪声后,仍能获得满意的冲压件质量,模型具有较高的控制鲁棒性。