基于Deform-3D的AZ31镁合金自行车曲柄等温闭式锻造过程的数值模拟

通过对镁合金自行车曲柄等温闭式锻造过程进行数值模拟,揭示自行车曲柄锻造变形过程中的金属流动规律,分析速度场和凸模行程-载荷曲线的特点.其成形过程分为4个阶段:弯曲变形阶段、杆身压扁阶段、填充型腔阶段和最终成形阶段.研究了温度及工作速度对镁合金等温锻造过程的影响,结果显示,在350℃左右的等温环境,凸模的工作速度为3mm...     

变形镁合金零件数值模拟及成形工艺优化设计

本文采用等温挤压工艺,成形温度为350～360 ℃;根据等温压缩实验所得变形镁合金应力-应变数据,应用刚塑性有限元法模拟变形镁合金等温挤压成形,探讨变形镁合金等温挤压成形过程中,变形力及金属流动规律;根据模拟得到的应力场、应变场、速度场及加载变化等,预测变形时产生的缺陷.在试验生产中针对模拟结果,采用快换式模具结构和局部引流法等,成功地挤压出形状复杂的镁合金零件,其力学性能,组织和尺寸精度均符合要求.从而为该类零件等温挤压成形工艺大规模生产提供科学依据.     

机载雷达屏蔽器挤压成形数值模拟研究

机载雷达屏蔽器是某机载雷达电子系统关键零件,几何形状大而复杂,性能指标要求高、成形难度大.采用等温挤压工艺,成形温度为380℃.根据等温压缩实验所得变形镁合金应力-应变数据,应用刚塑性有限元法模拟变形镁合金等温挤压成形,探讨变形镁合金等温挤压成形过程中变形力及金属流动规律.根据模拟得到的应力场、应变场、速度场及加载变化等,预测变形时产生的缺陷.在试验生产中借鉴模拟结果,成功地挤压出镁合金零件,其力学性能,组织和尺寸精度均符合产品要求,为大型板片类零件成形技术奠定了坚实的理论和实践基础.     

基于配点型无网格法的金属挤压过程数值模拟

阐述了配点型无网格法的基本原理,及其用于求解偏微分方程的步骤和方法,对Al在挤压成形过程中的塑性变形情况进行了三维无网格法模拟。该方法避免了有限元法因网格畸变需要重新划分网格的问题,同时解决了伽辽金型无网格法计算效率低的问题。计算实例表明,配点型无网格法可以利用初始节点完成全部计算,得到与有限元法相吻合的结果,是模拟金属塑性变形过程的一种有效的新方法。     

AZ31镁合金散热器等温挤压成形金属流动规律研究

根据等温压缩实验所得AZ31变形镁合金应力-应变数据,通过回归法得出材料温成形数学模型,应用刚塑性有限元法模拟AZ31变形镁合金散热器等温挤压成形,着重探讨AZ31变形镁合金等温挤压成形过程中,变形力及金属流动规律.根据模拟得到的应力场、应变场、速度场及加载变化等,也可预测变形时产生的缺陷,为该类零件等温挤压成形工艺提供科学的依据.     

挤压过程自适应耦合无网格-有限元法数值模拟

提出面向金属体积成形过程的自适应耦合无网格-有限元法,阐述了实现自适应耦合的具体算法,及有限元区域与无网格区域的双向动态转换。在数值计算过程中,对发生畸变的有限元区域,将其转换为无网格区域;对已经脱离主变形区的无网格区域,将其转换为有限元区域。该方法保证了只在需要的地方实施无网格法,既能避免有限元法带来的网格重划分,又能有效克服纯无网格法计算效率低下的缺陷,充分发挥耦合方法的优势。采用自适应耦合方法对轴对称复合挤压过程进行数值模拟,与有限元法计算结果对比,验证了该方法的正确性和有效性。     

镁合金AZ31B直齿锥齿轮热锻成形研究

根据镁合金AZ31B的高温流动应力曲线,建立了包含应变的三维加工图,反映了温度、应变和应变速率对功率耗散系数和流变失稳区的影响,确定了合适的热变形范围,即温度为250-325℃、应变速率为0．1～1s^-1。在此基础上,研究了镁合金直齿锥齿轮的锻造成形,制定了无齿形预锻和终锻两步等温锻造工艺,在MSC．Marc平台上进行了锻造过程的模拟,基于模拟结果,完成了镁合金直齿锥齿轮的锻造成形实验。     

无网格SPH法在金属镦粗成形中的应用

基于无网格SPH法对三维金属锻造成形进行模拟。建立了无网格SPH法镦粗成形模型并进行数值模拟,所得结果与传统有限元法进行对比,结果表明,无网格SPH法在金属体积成形中具有有效性;解决了有限元方法应用于金属成形中由于网格畸变而造成的网格重构和精度降低的问题,具有一定的工程参考价值。     

无网格法在板料冲压成形数值模拟中的应用

基于移动最小二乘法近似函数和以有限元网格作为积分背景网格的无网格法理论，对板料冲压成形过程进行了数值模拟，利用罚函数法引入本质边界条件处理成形过程中的接触摩擦问题，并将模拟结果与有限元法计算结果进行对比，结果表明：无网格伽辽金法的计算结果与有限元法计算结果基本吻合，无网格伽辽金法作为新兴的数值计算方法，具有前后处理简单，精度高等特点，为板料冲压成形的数值模拟提供了一种有效的新方法。     

AZ31镁合金薄板在热态下的成形极限图及其应用

采用板材热成形试验机BCS-50AR及网格应变自动测量系统GMASystem,获得了AZ31镁合金薄板在150～250℃温度范围内的成形极限图(FLD)。分别将实验获得的FLD及软件自带的Keeler’s方程作为利用DYNAFORM模拟时的破裂判据,模拟研究了AZ31镁合金筒形件在150～250℃温度范围内的拉深过程,并将模拟结果与AZ31镁合金的等温拉深实验结果进行了比较。结果表明:FLD作为DYNAFORM模拟时的破裂判据,能更好地预测AZ31镁合金薄板成形过程中的破裂问题。     

基于物质点法冷挤压成形过程的数值模拟

针对传统有限元法进行冷挤压成形模拟时出现的网格畸变问题,开展基于物质点法冷挤压成形过程的数值模拟研究。通过建立冷挤压成形过程物质点法仿真模型和编制程序,分别对锥模和平模两种情况下的冷挤压成形过程进行模拟研究,得到其变形规律,并与实验和有限元方法计算结果进行比较。通过锥模冷挤压成形过程的数值模拟,得到不同挤压量下挤压件形状和挤压件高度值,与实验结果吻合较好,最大误差为0.52%。通过平模冷挤压成形过程的数值模拟,得到不同挤压量下挤压件的变形规律,当压下量较大时,物质点法能较好地实现冷挤压成形过程的数值模拟,而有限元法出现了网格畸变。研究结果表明,物质点法模拟冷挤压成形过程是可行的,能够有效地消除网格畸变。     

温度对薄壁镁合金型材成形性影响的数值模拟

采用三维弹塑性热力耦合有限元法模拟了薄壁多筋AZ31镁合金型材温热张力绕弯成形工艺,分析了温度对型材成形性能的影响。结果表明,随着温度升高,等效应力下降,等效塑性应变增加。所用规格的镁合金型材在110~220℃之间能够有效地进行张力绕弯成形,且弯曲后回弹角随温度升高而下降,从110℃的2.42°下降到220℃的1.56°;型材弯曲外侧尺寸畸变程度增大,内侧畸变程度降低。     

镁合金汽车控制臂锻造过程的数值模拟

用DEFORM-3D模拟软件,对镁合金汽车控制臂等温热模锻成形工艺过程进行了数值模拟。得到了锻造变形过程中的等效速度场、等效应力场的分布。结果表明,在模锻温度400℃,上模工作速度3 mm/s时,成形的AZ81镁合金控制臂质量较好。     

等温锻造对IN718合金组织和性能的影响

对IN718合金在1020℃下以应变速率0．01进行变形量为40％的等温锻造．并对锻造过程进行数值模拟，预测了涡轮盘件锻造载荷的情况。试验结果表明：经等温锻造后IN718合金具有细晶组织，晶粒度为ASTM10级．其力学性能高于指标要求。通过数值模拟等温锻过程并与试验结果对比可以看出：数值模拟等温锻造过程中变形量与成形件几何尺寸、设备载荷以及材料损伤情况的模拟与试验情况吻合     

AZ31镁合金薄壁管挤压成形过程有限元模拟

采用Gleeble-1500热-力学模拟试验机进行等温压缩实验所得AZ31镁合金应力--应变数据,建立材料变形的数学模型,拟合出材料温成形应力--应变曲线.应用有限元法模拟AZ31镁合金薄壁管的挤压成形,坯料的成形流变性能按其数学模型施加于MSC-Superform的材料库中,其中着重探讨AZ31镁合金挤压成形过程中,温度、速度、润滑以及模具形状等因素对金属流动的影响,为管类零件挤压成形工艺提供科学的依据.     

FGH96合金盘件等温锻造温度的优化设计

FGH96合金属于难变形材料,采用等温锻造成形是其最佳成形工艺。等温锻造时模具长时间处于高温状态,由于模具十分昂贵,最佳的成形温度必须综合考虑温度对材料的成形性能和模具强度及寿命的影响。通过对等温成形过程坯料和模具的热力耦合有限元模拟,获得了FGH96合金等温锻造温度范围内模具型腔表面等效应力峰值、模具材料屈服极限、强度极限随温度的变化规律。根据模腔上的等效应力峰值最大程度地小于模具材料的屈服极限的原则,确定出FGH96合金最佳等温成形温度为1050℃左右。应用于实际生产,取得了良好的效果。     

变形镁合金触变锻造研究

采用机械搅拌法制备半固态变形镁合金,并设计制造了触变塑性成形装置,进行了变形镁合金触变锻造和常规锻造实验。采用所建立的半固态镁合金本构关系,对触变锻造进行了数值模拟,得到了成形过程中的应力和应变分布,对比了触变锻造和常规锻造的成形特点。结果表明,变形镁合金触变锻造具有变形抗力小、应力分布均匀的特点。通过实验和模拟结果对比可知,两者吻合较好,所获结果可指导变形镁合金触变锻造工艺实践。     

刚塑性无网格伽辽金方法及其在金属塑性成形数值模拟中的应用

分析了无网格方法的优点以及其在金属塑性成形过程数值模拟中的应用,结合刚塑性材料条件的假设,介绍了基于刚塑性理论的无网格伽辽金方法,运用不完全广义变分原理,采用罚函数方法引入体积不变条件,给出了其刚度矩阵方程和求解列式.平面应变锻造过程的数值算例表明无网格Galerkin方法是处理大变形畸变问题的一种有效方法.     

钛合金大型航空结构件等温锻造工艺设计

以飞机发动机机舱位置使用的钛合金加强框为研究对象,在分析加强框结构的基础上,确定锻造温度、模具材料及锻造设备,并通过DEFORM-3D软件,对加强框的等温闭式模锻成形过程进行模拟,通过模拟与分析,对坯料与工艺参数进行优化。最终得出结论:使用不等厚坯料,在锻造温度940℃,压下量为0.05 mm/s的条件下,锻件无缺陷、变形均匀、质量最佳。     

AZ31镁合金管材挤压成形数值模拟研究

根据等温压缩实验所得AZ31镁合金应力一应变数据,拟合出材料温成形应力一应变曲线,应用有限元法模拟AZ31镁合金管材的挤压成形,着重探讨了AZ31镁合金挤压成形过程中,温度、速度、润滑等因素对金属流动的影响,为管类零件挤压成形工艺提供了科学依据。