基于数值分析的塑料挤出模优化设计方法研究

以比例间隔法和射线法相结合的办法建立面向CAE的挤出口模的参数化模型,在对其进行三维数值分析得出流道内压力和速度分布的基础上,以口模出口处型材截面上各子区域平均流速相等为优化目标,基于有限元分析结果和参数化流道模型建立目标函数的数学模型,对模具的一些重要结构参数进行设计优化,优化结果可以直接映射到参数化模型,实现了CAE/CAD的直接集成。通过一个算例的分析,验证了该方法的正确性和有效性。     

基于流函数法的铝型材挤压导流模合理设计

采用模拟试验法和理论分析法研究了导流模内型材挤压的流动机理;提出了确定导流腔最小深度的理论依据;用基于流函数的上限分析法确定了实心薄壁铝型材挤压变形的流线方程、动可容速度场、应变速率场及上限功率;讨论了变形程度等参数对导流模最小理论深度的影响,得出实心薄壁铝型材导流腔深度的理论最小值为导流腔半宽的0.7～0.8倍。理论结果得到了试验证实,为导流模合理设计提供了可靠的依据。     

圆盘锻件纯形状锻造模具优化设计

在讨论圆盘锻件模具设计现状的基础上,提出了一种金属成形过程的有限元灵敏度分析方法和以此为基础的模具形状优化设计方法。对圆盘件锻造过程进行了灵敏度分析和模具形状优化设计。结果表明,采用优化设计的预锻模具,可得到侧面无鼓形的纯形状圆盘锻件,并且预锻模具形状光滑、简单、便于加工和锻造生产。为圆盘锻件的纯形状锻造模具设计提供了一种定量分析方法。     

非等温成形过程中的预锻模具形状优化设计

采用塑性有限元、灵敏度分析和工程优化算法相结合的方法,对非等温成形过程中预锻模具形状进行了优化设计。预锻模具形状采用三次B样条函数表示,B样条函数的控制点作为设计变量,通过优化预锻模具形状,可实现净形锻造,得到无飞边完全充满模腔的合格终锻件。给出了模具形状优化设计步骤,推导了速度灵敏度方程和温度灵敏度方程。最后以一轴对称圆盘锻造过程为例,对预锻模具形状进行了优化设计。     

精密金属异型挤压塑性成形及模腔优化共形解析

针对异型材挤压塑性成形及模腔建模理论的焦点课题,借助近代复变共形映射理论和金属塑性成形理论成果,将三维金属异型材挤压塑性流动问题转化为二维轴对称成形问题,求解了金属异型塑性流动的流函数、速度场及应变速度场等数学解析模型,建立了金属异型挤压塑性流动通用的三维解析方法。应用能量极值原理,求解了异型材挤压成形及优化模腔工程建模的理论课题。     

SHAPE OPTIMIZATION DESIGN OF CRUSH TOOTH USING FINITE ELEMENT METHOD

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USING LOGIC COMPONENTS FOR CONCEPTUAL DIE DESIGN

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横向挤压过程的模拟及应用

采用实验和刚塑性有限元法对枝类零件的机警向挤压过程进行了实验研究与理论分析计算,将所得结果进行了比较并介绍了实际应用。     

支持Top-down设计的冲裁模装配图设计

研究了实现支持Top-down设计的冲裁模设计关键,面积模具整体功能的装配设计;解决了装配设计中的几个关键问题：装配模型中基类零件的定义、装配图中零部件几何约束尺寸链、装配图中零部件位置确定。     

基于热力耦合数值模拟的冷挤压模具凹模预应力结构研究

冷挤压技术是一种高精,高效,优质低耗的先进生产工艺技术,在现代生产中发挥着重要的作用。随着新型润滑剂,新的模具钢,大吨位压力机的出现,冷挤压工艺批量成型静力强度较高的材料成为了可能。通过对冷挤压scm435合金钢的冷挤压工艺的热力耦合数值仿真,模拟了从热套过盈配合,放置工件,挤压成型,卸载,工件顶出,冷却回弹全成型过程。研究了成型过程中各阶段凹模预应力的变化,以及温度对预应力的影响。并在此基础上,提出了通过分段式模套施加非均匀化过盈量的理念,和具体的工艺实施方法,并对比研究了一体式模套凹模和分段式模套凹模在挤压整个过程中的预应力情况。     

大型岸桥结构的轻量化技术研究及应用

大型岸边集装箱桥式起重机(简称岸桥)是重要的港口机械,钢材用量是影响岸桥成本的主要因素,因此,轻量化是岸桥设计制造的关键技术。首先建立岸桥的参数化动力学模型,分析岸桥的载荷特性,并进行有限元强度分析;在此基础上参数化提取金属结构中危险单元的应力和危险节点的变形,以强度、刚度和第一阶整体模态频率为约束条件,对岸桥金属结构进行轻量化设计,在满足设计要求的情况下得到岸桥的轻量化设计方案。优化结果表明,所提方法可以在不降低岸桥强度和刚度性能的条件下,岸桥钢结构重量减少5.75%,质量和应力分布更加均匀、合理,显著改善了经济性,同时计算得到的大梁的疲劳寿命也满足设计要求。     

基于有限元逆向模拟技术的预成形模具设计

介绍了基于刚一粘塑性有限元方法的正向和逆向模拟技术,并将该技术应用于链轨节锻件的复杂锻造工艺的预成形设计,实现了从理想形状的终锻件设计预成形件和预成形模具的目标。所设计的预成形件和预成形模具降低了终锻模具的磨损,提高了材料的利用率,保障了预成形件在后续模具中的定位稳定性,井应用于生产实际,取得了较好的经济效益。     

NUMERICAL METHOD FOR PREDICTION OF NET-SHAPED BLANK IN MULTI-POINT FORMING OF SHEET METAL

A new numerical method to predict the initial blank geometry from the desired objective shape of parts is presented. Based on the conditions that the deformations in material are most evenly distributed and that the volume remainsconstant, a positive definite functional for blank design is constructed. The functional is minimized by an iterative schemeof finite element, and then the optimal initial configuration is obtained. The method is easy and expedient to use. The results of numerical simulation of forming process and multi-point forming experiments for sheet metal demonstrate thatgood precision is achieved by the proposed method.     

冷挤压预应力组合凹模刚度的优化设计

采用硬质合金作为第一预应力套的材料来增加预应力组合凹模的刚度和疲劳寿命，提高冷挤压件的尺寸精度。由Lame’s方程的最大内压条件，确定压装后和挤压期间每层材料临界屈服时的直径比和过盈量，并给出不同材料模芯组合模的统一计算模型，开发最优直径、过盈量、最大接触压力的通用计算程序，通过对开式冷挤压某车传动轴花键轴的具体应用表明，使用高硬度材料的冷挤压模具进行预应力处理后，冷挤压件精度更高，模具结构更加坚固。     

大型镁合金压铸机合模尾板的减重设计分析

尾板是压铸机合锁模机构中的关键零件,其刚度不仅关系到所加工零件的精度,而且直接影响到相关运动副乃至设备的寿命。为保证尾板在设汁过程中的合理性,文中对某30000kNJ压铸机尾板满载荷条件下的力学行为进行分析。利用有限元法比较原始和减承两种设汁方案的刚度以及应力等力学参量,根据计算结果对尾板加工制造中的要点给出相应的建议。整个分析结果表明,减重设计对尾板刚度将产生一定的影响,但目前的减重设计方案可以满足设计要求。     

双转子压缩机振动的有限元数值分析与实验研究

目前在类似压缩机外壳的结构振动模态和响应的有限元分析技术已经成熟,但是从压缩机设计或测量参数出发,计算振动激励力,分析压缩机运转时的振动响应还有一定的难度,振动响应分析的精度往往难以满足工程开发的要求。文中根据某型双转子压缩机的实际结构和特性,建立压缩机动力学模型,分析双转子压缩机正常运行时的激励力．实现有限元软件对压缩机壳体振动响应的数值理论分析,并与实验结果的进行比较,结果表明这是一种有效的计算方法。     

水力机组流固耦合的数学模型

流固耦合具有强烈的非定常、非线性,因此黏性效应不可避免。文中基于有限元法建立水力机组流固耦合振动的控制方程。通过对现有代表模型的讨论和比较可以看出,文中导出的方程模型是目前较为完善的水轮机组部件流固耦合运动的非线性动力模型。最后分析用ANSYS软件进行流固耦合计算的可能性。     

管道系统振动声辐射的数值计算方法

基于管道振动的模态分析及谐响应分析,计算管道的声辐射效率,建立结构体振动与其辐射噪声之间的关系。文中首先建立管道的圆柱壳模型,进行管道结构动力学分析,采用有限元方法获得结构表面振动速度;然后根据结构声辐射理论,并且采用边界元法离散积分方程,通过建立管道的声场模型,得到管道结构在谐波激励下的声辐射效率,为降低噪声提供理论依据。计算结果表明,本文所建立的振动和声辐射模型及算法是有效的。     

不同条件下的正交切削温度场的数值分析

建立正交切削加工过程中的传热数学模型,基于Lagrange描述法和有限元法对正交切削的温度场进行数值计算,应用Deform有限元分析软件对不同加工材料、不同切削前角以及不同切削参数下的切削过程进行仿真,得出影响温度场的变化规律.研究结果表明,切削过程的热量主要由材料的塑性变形和切屑与刀具的摩擦产生的,在不改变材料属性的前提下,通过调整切削参数和刀具的形状来降低切削过程的温度,并给出具体刀具前角大小的温度影响分布曲线,为切削加工过程的优化提供参考依据.     

三层不锈钢板电阻点焊温度场数值模拟

根据三层不锈钢板电阻点焊熔核形成过程,建立了模拟三层板点焊温度场的轴对称有限元模型。在分析了三层板点焊的热电过程基础上,计算结果表明三层板点焊熔核初期是先形成包含中间板和上下工件/工件接触面的较小的熔核,随时间延长,熔核再沿轴向和径向逐渐长大的过程。通过试验验证表明,数值模拟结果与实际吻合良好。该模型为进一步的电阻点焊多层板的温度场和应力场分析提供了基础。